纳米级Li_(4)Ti_(5)O_(12)负极材料的制备及其输运特性

以酞酸丁酯和乙酸锂为前驱体,通过溶胶凝胶法成功制备了纳米钛酸锂Li_4Ti_5O_(12)(LTO)负极材料。采用X射线衍射分析、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分别对材料的物相与形貌进行了表征分析,并研究了煅烧条件和包覆改性对LTO输运特性的影响。研究表明,煅烧温度为800℃,时间为10 h条件下制备的样品的输运特性最佳,离子电导率为8.8×10^(-8) S/cm,电子电导率为8.53×10^(-10) S/cm。均匀的碳包覆层可以有效地改善样品的输运特性,LTO/C复合活性材料的离子与电子电导率分别达到4.35×10^(-7) S/cm和9.63×10^(-8) S/cm。电化学性能测试表明,碳包覆后的活性材料在0.1 C倍率下首次放电容量可达172.4 mAh/g;在5 C高倍率下循环充放电50次后,容量保持率可达94.4%,表现出较好的电化学性能。

硝酸氧铋基三相异质结制备及光降解性能

为了探究异质结对光催化活性作用,以五水硝酸铋为原料,水热法合成纯相硝酸氧铋、单斜α氧化铋和三相异质结样品。X射线衍射、拉曼光谱、高分辨透射电镜和X射线光电子能谱表征其晶体结构和相组成。结果表明,在250 W汞灯照射下,三相异质结和硝酸氧铋降解罗丹明B效率为98.1%和89.9%,高于α氧化铋25%和四方β氧化铋45%。这两个样品对甲基橙降解效率大于90%,高于α相77%和β相86%。通过带隙和莫特肖特基曲线分析,硝酸氧铋、α相和β相形成交错能带构型。光生电子依次从硝酸氧铋导带向α相和β相导带转移,加快电子空穴分离,因而增强光催化活性。扫描电镜和漫反射光谱分析得到形貌和双吸收对光催化活性起到进一步改进作用。因此采用原位生长法可获得高活性硝酸氧铋基光催化剂。

Y^(3+)掺杂Li_(4)Ti_(5)O_(12)负极材料的电荷输运特性及电化学性能研究

以Li_(2)CO_(3)与锐钛矿型TiO_(2)为原料,六水合硝酸钇(Y(NO_(3))_(3)·6H_(2)O)为钇源,采用球磨辅助固相法合成了Li_(4)Ti_(5-x)Y_(x)O_(12)(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)负极材料。通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)与X射线光电子能谱(XPS)分别对材料的物相与形貌进行表征分析,并利用电化学工作站对材料的电化学性能与电荷输运特性进行测试。结果表明,Y^(3+)掺杂没有影响尖晶石型Li_(4)Ti_(5)O_(12)(LTO)材料的尖晶石结构,x=0.15时,Li_(4)Ti_(4.85)Y_(0.15)O_(12)样品的离子与电子电导率分别为2.68×10^(-7)S·cm^(-1)和1.49×10^(-9)S·cm^(-1),比本征材料提升了1个数量级,表现出良好的电荷输运特性。电化学测试表明,Li_(4)Ti_(4.85)Y_(0.15)O_(12)样品在0.1 C倍率首次放电比容量可达171 mAh·g^(-1),且在10 C与20 C高倍率下仍然拥有102 mAh·g^(-1)和79 mAh·g^(-1)的较高比容量,循环200周次后容量保持率分别为92.6%和89.1%,表现出良好的倍率特性。