高校分析化学实验教学模式的改革与探索

根据分析化学实验教学的要求以及社会发展对化学人才的需求特征,从教学内容和形式,考核方法,师资队伍等对分析化学实验的辅佐作用,结合本校现有的教学模式,对分析化学实验教学模式进行改革创新。

分析化学实验开放式教学模式的研究与实践

在分析化学实验教学内容改革的基础上,进行了开放式实验教学的改革。构建并实践了分析化学实验开放式教学模式,促进了大学生的创新能力的培养,取得较好的效果。

水热法合成尖晶石型Li_4Ti_5O_(12)及其电化学性能

以钛酸丁酯和乙酸锂为原料、三乙醇胺为结构导向剂,通过水热法合成前驱物,然后采用固相烧结制备Li4Ti5O12,探讨不同的钛锂比和煅烧温度对Li4Ti5O12结构和电化学性能的影响,并通过XRD、SEM、恒电流充放电和循环伏安测试对其进行表征。结果表明:当钛和锂的摩尔比为1:0.82、煅烧温度为800℃时,制备得到平均粒径为200nm的纯相尖晶石型Li4Ti5O12,并具有良好的电化学性能;在0.1C倍率下,其首次放电比容量高达到181.7mA·h/g,经过50次循环后放电比容量仍有151.5mA·h/g,从第5次到第50次循环,平均每个循环放电比容量衰减量仅为6μA·h/g;当电流倍率增大到2.0C时,其首次放电比容量仍然保持135mA·h/g,从第5次到第50次循环,平均每个循环放电比容量衰减量为0.48mA·h/g。

固相法合成LiFePO_4/C正极材料的电化学性能

以廉价原材料FeSO4·7H2O为铁源,以蔗糖为碳源,采用固相法合成了锂离子电池正极材料——LiFePO4/C复合材料。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试技术对不同铁源合成的LiFePO4/C复合材料的结构、形貌和电化学性能进行研究。结果表明:合成的样品具有均一的橄榄石型结构,以FeSO4·7H2O为铁源合成的LiFePO4/C复合材料的循环性能和高倍率放电性能均优于以FeC2O4·2H2O为铁源合成的LiFePO4/C复合材料的;由FeSO4·7H2O合成的LiFePO4/C复合材料的5C倍率放电比容量为105.9mA·h/g,经循环30次后,容量仍高达105.2mA·h/g。

球形高电压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的制备及其电化学性能

以化学共沉淀法制备的球形Ni0.25Mn0.75CO3为前驱体合成高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4,探讨用前驱体与Li2CO3直接反应和用前驱体分解后的氧化物与Li2CO3反应两种工艺路线对LiNi0.5Mn1.5O4形貌和电化学性能的影响。用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对Ni0.25Mn0.75CO3前驱体和LiNi0.5Mn1.5O4样品进行表征,用充放电测试和循环伏安法对LiNi0.5Mn1.5O4样品进行电化学性能研究。结果表明：两种方法合成的LiNi0.5Mn1.5O4均具有尖晶石型结构。但以前驱体Ni0.25Mn0.75CO3直接与Li2CO3反应合成的LiNi0.5Mn1.5O4的一次粒子颗粒较大,形貌较差,性能也较差;而以前驱体分解后的氧化物与Li2CO3反应合成的LiNi0.5Mn1.5O4的形貌及性能均较好。在3.0~4.9 V的电压范围内,1C倍率下电池的放电比容量达到136.3 mA.h/g,循环100次仍有126.5 mA.h/g,且材料具有较好的倍率性能;5C倍率下的首次放电比容量高达120.7 mA.h/g。

基于纳米银对鲁米诺-铁氰化钾化学发光体系的增敏作用测定硫酸特布他林

基于纳米银对鲁米诺-K3Fe(CN)6化学发光体系的显著增敏作用,建立了流动注射化学发光检测硫酸特布他林的新方法。运用透射电子显微镜(TEM)对所制备的纳米银进行了表征。化学发光光谱和紫外吸收光谱显示将纳米银注入鲁米诺-K3Fe(CN)6体系后,未生成新的发光物质。考察了鲁米诺,K3Fe(CN)6,NaOH以及纳米银浓度对化学发光体系的影响,在优化的实验条件下,该方法对硫酸特布他林检测的线性范围是1.0×10-9～2.0×10-5g/L(r=0.9935),检出限为1×10-10g/L,相对标准偏差为3.6%(C=1.0×10-6g/L,n=11)。本方法应用于硫酸特布他林片剂含量的测定,回收率为98.5%～102.5%,并与药典方法进行了比较,结果基本一致。

碳化钙骨架碳负极材料的制备及电化学性能

以碳化钙为原料、新鲜氯气为刻蚀剂，在400～700℃范围内制备碳化钙骨架碳作为锂离子电池新型负极材料。用X射线衍射（XRO）、扫描电镜（SEM）、氮气吸附实验、恒流充放电、交流阻抗（EIS）等对碳化钙骨架负极材料进行表征及电化学性能测试，并探讨制备温度对碳化钙骨架碳结构和电化学性能的影响。结果表明：所有温度下制备的碳化钙骨架碳均为无定形碳材料，但随着制备温度的升高，材料出现部分石墨化倾向；600℃制备的碳化钙骨架碳具有良好的电化学性能，在0．1C充放电时，首次放电比容量为890．9mA·h／g，可逆容量为335．4mA·h／g，循环30次后的可逆容量为266．8mA·h／g。

酚醛树脂基活性炭微球的制备及其电化学性能

以苯酚和甲醛为原料,盐酸为催化剂,制备醇溶性酚醛树脂前驱体,探讨炭化温度对炭微球性能的影响,并将炭微球在3 mol/L HNO3溶液中活化后得到活性炭微球。利用红外光谱、X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安、恒流充放电、循环寿命等对该材料进行表征及电化学性能测试。研究结果表明:炭微球的最佳炭化温度为750℃,在该温度下制备的炭微球具有良好的球形形貌,其结构为部分石墨化的无定形炭;活性炭微球作为电容器电极材料具有良好的电化学性能,在1 mV/s扫描速度下比电容达到247.8 F/g;在0.5 A/g电流密度充放电下扣式超级电容器比电容高达60 F/g,且充放电循环5 000次后比电容几乎没有衰减。

鲁米诺-铁氰化钾流动注射化学发光法测定头孢拉定

在碱性介质中,铁氰化钾氧化鲁米诺产生化学发光,头孢拉定对该体系有显著的增强作用。基于此并结合流动注射技术建立了测定头孢拉定含量的化学发光新方法。该法线性范围为0.16～160 mg/L,检出限为0.028 mg/L;对80 mg/L的头孢拉定进行平行测定11次,其相对标准偏差为0.99%。用本法对胶囊中头孢拉定进行测定,并初步探讨了该化学发光的反应机理。

LiV_3O_8在Li_2SO_4水溶液中的电化学性能(英文)

采用低温固相法合成了具有纳米结构的LiV_3O_8材料.扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)测试显示该材料具有纳米结构.X射线衍射(XRD)表明该材料属于单斜晶系,P2_1Im空间群.并采用循环伏安法(CV)及电化学阻抗谱图测试对该材料在1、2 mol·L^(-1)Li_2SO_4水溶液及饱和Li_2SO_4水溶液中的电化学行为进行了研究.结果表明,LiV_3O_8在饱和Li_2SO_4水溶液中具有最好的电化学性能.以LiV_3O_8作为负极材料,LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2作为正极材料,饱和Li_2SO_4水溶液作为电解液组成了水性锂离子电池,进行恒流充放电测试,结果表明,在0.5C(1C=300 mA·g^(-1))的充放电倍率下,该水性锂离子电池的首次放电比容量为95.2 mAh·g^(-1),循环100次后仍具有37.0 mAh·g^(-1)的放电比容量.

炭化温度对金属有机基多孔碳结构和电化学性能的影响

研究炭化温度(700,800,900和950℃)对从MOF-5所获多孔碳材料的结构和性能的影响,并用16 mol/L HNO3活化制备具有不同孔隙结构和活性的多孔碳材料,依次标记为APC-700,APC-800,APC-900和APC-950。利用XRD、氮气吸脱附测试、循环伏安测试、恒流充放电及交流阻抗等探讨炭化温度对多孔碳材料比表面积、孔径分布及电化学性能的影响。研究结果表明:随着炭化温度升高,多孔碳材料的比表面积先增大后减小,而孔容则不断增大。其中APC-900具有大的比表面积和良好的电化学性能,在6 mol/L KOH电解液中,当扫描速度为1 mV/s时,单电极最大比电容高达312.8 F/g。组装成超级电容器在1 A/g电流密度下循环1 000次后,电容仍保持在71.8 F/g,容量几乎没有衰减。

三环己基锡吡咯啶二硫代氨基甲酸酯和三环己基锡邻苯二甲酰亚胺配合物的合成、结构和量子化学研究

三环己基氢氧化锡分别与吡咯啶二硫代氨基甲酸钠和邻苯二甲酰亚胺反应,合成了三环己基锡吡咯啶二硫代氨基甲酸酯(1)和三环己基锡邻苯二甲酰亚胺配合物(2)。化合物经IR、1H NMR、元素分析表征,用X射线衍射法测定了晶体结构,化合物1属正交晶系,空间群P212121,晶体学参数:a=1.228 06(3)nm,b=1.238 20(2)nm,c=1.662 54(3)nm,Z=4,V=2.528 03(9)nm3,Dc=1.351 g.cm-3,μ(Mo Kα)=1.184 mm-1,F(000)=1 072,R1=0.048 7,wR2=0.121 0;化合物2属正交晶系,空间群P212121,晶体学参数:a=1.244 70(19)nm,b=1.269 45(19)nm,c=1.587 7(2)nm,Z=4,V=2.508 7(6)nm3,Dc=1.362 g.cm-3,μ(Mo Kα)=1.039 mm-1,F(000)=1 064,R1=0.049 9,wR2=0.128 4,中心锡原子均为畸变四面体构型。对化合物进行了量子化学从头计算,探讨了化合物的稳定性、分子轨道能量以及前沿分子轨道的组成特征。

高性能Li_4Ti_5O_(12)的合成及其电化学性能研究

以无定型TiO2和氢氧化锂为原料,通过固相法合成了Li4Ti5O12.探讨了锂盐过量的质量分数和煅烧温度对Li4Ti5O12结构和电化学性能的影响,并通过XRD、SEM和恒电流充放电测试对其进行了表征.结果表明,当锂盐质量分数(ω)过量8%、煅烧温度为800℃时,得到了平均粒径为1.1μm的尖晶石型Li4Ti5O12,并具有最佳的电化学性能.0.1C倍率下首次放电比容量高达到170.18 mAhg-1,经过50次循环后放电比容量仍有139.81 mAhg-1,从第4次到第50次循环容量保持率为91.27%.当放电电流增大到1.0C时,首次放电比容量仍然保持在141 mAhg-1以上,经过50次循环后,比容量为107.33 mAhg-1,从第4次到第50次循环容量保持率仅为77.74%.

聚苯胺包覆的LiFePO_4电化学性能研究

采用固相法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4。为了改进LiFePO4的高倍率充放电性能,采用原位聚合的方法合成了一系列聚苯胺-LiFePO4(PAn-LiFePO4)复合正极材料。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的形貌。交流阻抗测试表明聚苯胺的包覆降低了LiFePO4电极的电化学反应阻抗。充放电测试表明PAnLiFePO4复合材料的放电容量更高,循环性能更好。

Li_4Ti_5O_(12)的溶胶-凝胶合成及其电化学性能

以乳酸(LA)为配位剂,Ti(OC4H9)4和LiAc.2H2O为原料,通过溶胶-凝胶法制备具有优良电化学性能的电极材料Li4Ti5O12。采用热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电以及循环伏安(CV)等方法对合成的材料进行结构表征和电化学性能测试。结果表明:在800℃烧结18 h制备的样品颗粒分布均匀、结晶度良好、电化学性能优良。0.5 C倍率的首次放电比容量为184.32 mA.h/g,50次循环后仍然保持在155.62mA.h/g。

阳离子Fe位掺杂对LiFePO_4正极材料电化学性能的影响

以蔗糖为碳源,采用高温固相法制备了Fe位掺杂不同阳离子(Al 3+,Ni 2+和Mn2+)的LiFe0.97M0.03PO4/C(M=Al,Ni,Mn)锂离子电池正极材料.用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)等研究了不同阳离子Fe位掺杂(Al 3+,Ni 2+和Mn2+)对LiFePO4的结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明:阳离子Fe位掺杂没有改变LiFePO4的晶体结构,但是减小了LiFePO4材料的粒径,最终改善了LiFePO4的电化学性能.特别是LiFe0.97Mn0.03PO4/C材料具有更好的电化学性能,在0.1C和1C下放电,LiFe0.97Mn0.03PO4/C材料的首次放电比容量分别为162mAhg-1和140mAhg-1,且1C充放电倍率下循环50次后容量保持率仍然为98%.

锂含量对富锂正极材料Li_(1+x)[Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)]_(1-x)O_2(x=0.091,0.115,0.138)结构、形貌及电化学性能的影响

通过共沉淀方法制备了不同锂含量的球形富锂正极材料Li1+x[Ni0.5Co0.2Mn0.3]1-xO2(x=0.091,0.115,0.138).采用XRD、SEM和电池充放电测试仪研究了不同锂含量对于球形富锂正极材料结构、形貌及电化学性能的影响.结果表明:增加锂含量不会改变富锂正极材料Li1+x[Ni0.5Co0.2Mn0.3]1-xO2的晶体结构,但是随着锂含量的增加,球形粒子中一次粒子粒径逐渐增大.当x=0.115时,球形Li1.115[Ni0.5Co0.2Mn0.3]0.885O2粒子的一次粒子大小适中,并且材料具有最佳的电化学性能.在2.0～4.8V范围内,0.1C倍率对材料进行活化,放电比容量高达230mAhg-1.在2.0～4.6V范围内,0.2C循环50次后容量的保持率为84%.0.2C,1C,2C不同倍率下的放电容量分别为209.3mAhg-1,156.1mAhg-1和113.0mAhg-1.

Li_2CO_3-LiOH低共熔锂盐体系合成LiMn_2O_4及其电化学性能

以电解二氧化锰(EMD)为锰源,分别以L i2CO3-L iOH低共熔锂盐体系、L iOH和L i2CO3为锂源,通过固相法合成尖晶石型的L iMn2O4正极材料.利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电化学测试技术对不同条件下合成的L iMn2O4的结构、形貌及电化学性能进行了研究.结果表明,三种锂源合成的产物均为单一的尖晶石型L iMn2O4,但是由L i2CO3-L iOH低共熔锂盐体系合成的L iMn2O4粒径均小于由L iOH和L i2CO3合成的L iMn2O4;低共熔锂盐体系合成L iMn2O4的容量、循环性能及倍率性能均优于由L iOH和L i2CO3合成的L iMn2O4.由低共熔锂盐体系合成L iMn2O4正极材料0.1 C和1 C的首次放电容量分别为133 mAhg-1和110 mAhg-1,循环30次后,容量保持率分别为87%和86%.

不同方法合成LiVPO_4F/C的电化学性能研究

以葡萄糖、NH4H2PO4、V2O5和LiF为原料,分别通过液相法和固相法合成了锂离子电池正极材料LiVPO4F/C复合材料,并通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电化学测试技术对复合材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明,两种方法所合成复合材料均由三斜结构的LiVPO4F与碳组成;液相法所合成的材料首次放电比容量分别为133.7(0.2 C)、124.9 mAh/g(0.5 C)和118.7 mAh/g(1 C),明显高于相同测试条件下固相法所合成材料的首次放电比容量[131.2(0.2 C)、121.4 mAh/g(0.5 C)和104.9 mAh/g(1 C)],并且液相法合成的复合材料循环性能优于固相法合成的复合材料;液相法合成的LiVPO4F/C复合材料具有良好的循环性能和倍率性能,其2 C和5 C的放电比容量分别高达114 mAh/g和98 mAh/g,循环50次后,容量损失率均小于1%。

共沉淀法制备LiMn_(2-x)Co_xO_4正极材料及其电化学性能(英文)

以LieCO3、Mn（Ac）2·4H2O和Co（Ac）2·4H2O为原料，通过简单的共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiMn2-xCoxO4（x=0，0．05，0．1，0．2，0．3，0．4，0．5），并用X-射线衍射光谱（XRD）、红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）以及电化学测试方法，研究Co掺杂量对LiMn2-xCoxO4（x=0～0．5）正极材料的物理性能和电化学性能的影响，结果表明，在所有的LiMn2-xCoxO4（x=0，0．05，0．1，0．2，0．3，0．4，0．5）样品中，LiMn1．9Co0．1O4具有最高的容量和最好的循环性能，0．5C倍率的放电容量高达121．4mAh·g-1，循环30次后容量仍保持119mAh·g-1．