浅谈非化学化工专业大学化学课程教学改革

针对目前非化学化工专业学生对大学化学学习不感兴趣、学习积极性不高、主动性差、课堂效率低等现象,对大学化学课程教学理论内容、教学方法和考核方式进行改革探索,意在为提高非化学化工专业大学化学教学效果提供一定的研究思路和方法。

物理化学电势-pH实验教学的拓展与探索性分析

电极电势-pH图已广泛应用于湿法冶金、金属腐蚀和电极电镀等领域。物理化学实验中对电极电势-pH图的常见测定方法和原理进行了阐述,如果在实验教学中对该实验进一步的拓展和探索,对于激发学生创新能力、培养科学素养必将大有裨益。通过电极电势-pH实验的教学过程,在常见测定方法的基础上,以激发学生科学实验的主动性和创新性为目的,深入探讨了EDTA酸效应的相关理论知识,系统分析了EDTA二钠盐和EDTA四钠盐对于待测定的Fe^(3+)/Fe^(2+)-EDTA体系电势-pH图的影响。同时,通过实验方法的综合创新,对实验教学过程中出现的新问题、新现象进行了深入挖掘和系统探讨,培养并提高了学生独立开展实验研究、探索知识的浓厚兴趣。

叠片式锂离子电池在线快速CT检测技术

锂离子电池行业对电池质量检测方法的需求日益增长。针对叠片式电池X射线检测方式存在的图像遮挡和不能直接测量x、y方向包覆量的问题,提出一种快速计算机断层扫描(CT)定向重建技术。通过2维(2D)定位切片位置,重建3维(3D)体素数据的两张x、y方向切片图像,再进行正负极顶点定位,实现对包覆量的直接精确计算。使用所提方法的快速CT检测设备与传统2D检测设备相比,误判率可降低2~3个百分点。

Na-Mn-O正极材料的合成及电化学性能

以Mn(CH3COO)2·4H2O为锰源,以Na2CO3为钠源,通过溶液-凝胶法合成干凝胶前驱体,将前驱体在空气气氛中焙烧得到Na-Mn-O正极材料.并用傅立叶红外光谱(FT-IR),热重分析(TG),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),恒流充放电测试等对材料结构和性能进行研究.结果表明,600℃焙烧的样品为结构稳定的层状锰酸钠,属于六方层状P2结构,空间群为P63/mmc,通过PowderX软件计算得到其晶胞参数为a=0.284nm,c=1.116nm.Na-Mn-O正极材料在Li+嵌入和脱出过程中,部分Na+从层状主晶格中脱出,使得Li+在MnO6层间的嵌/脱阻力减小(由于Na+(0.095nm)半径比Li+(0.076nm)大),电化学性能明显改善.在充放电电流密度为25mA·g-1,电压在2.0-4.3V范围时,600℃焙烧的样品第二次放电容量高达176mAh·g-1,20次循环后,容量保持率仍有90.9%.

超级电容器电极材料——MnO_2的电化学制备及其性能

在25℃,沉积电位为0.50～0.95V条件下,从0.25mol/L醋酸锰溶液中,在石墨电极上沉积出二氧化锰(MnO2)。用扫描电镜(SEM)对所得样品的表面形貌进行了测试,并用循环伏安技术测试了不同沉积电位下制备的二氧化锰电极在不同电解液中的比电容。通过比较不同电解液中的循环伏安行为,发现二氧化锰电极在2mol/LKCl溶液和2mol/L(NH4)2SO4溶液中的循环伏安特性较好,在0.5V下沉积的二氧化锰性能最好。当扫描速度为5mV/s时,其比电容分别为274.74F/g和309.74F/g,并且在2mol/LKCl溶液中电极具有更好的可逆性。

Li_(1+x)V_3O_8的中热固相法合成及其电化学性能

Li1+xV3O8是一种很好的锂离子蓄电池正极材料。以Li2CO3和V2O5为原料,根据固相反应机理、Tammann温度和TG-DTG的分析,选择在580℃条件下合成Li1+xV3O8,反应时间比传统合成法大为降低。XRD结果分析表明,所得产品结晶性好、层状结构完整。通过电化学性能测试,样品具有较高的比容量和较好的循环性能,作为锂离子蓄电池正极材料较为理想。

茶籽壳质活性炭的制备及其电化学性能

以茶籽壳为原料,以K2CO3作为活化剂,制备了新型活性炭。用氮气吸脱附法对活性炭的孔结构进行了分析。以活性炭为电极材料,6mol/L KOH溶液为电解液组装成超级电容器,利用恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学测试方法研究其电化学性能。结果表明,活化后的茶籽壳炭,其比表面积高达1272m2/g,比电容高达150F/g,研究表明茶籽壳活性炭适用于超级电容器的电极活性材料。

纳米级铁酸盐的制备及其电化学性能

用简化工艺的化学氧化法快速合成电池级纳米铁酸盐材料,并研究了制备过程中吸收碱液浓度对产品产率和纯度的影响。采用循环伏安法研究六价铁在碱性电解液中的还原特性,比较了Zn K2FeO4,Zn BaFeO4及Zn SrFeO4电池和添加不同添加剂的Zn BaFeO4电池的放电性能。研究结果表明:高铁酸钾在7mol/LKOH溶液中还原电位在0.2V左右,溶液电极过程主要受扩散控制;以BaFeO4作为超铁(VI)电池的正极材料时,电池的放电容量最大,尤其是添加3%KMnO4+2%Ba(OH)2作添加剂的Zn BaFeO4电池,其综合性能最佳。

Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))_(1-2x)Mg_xAl_xO_2的合成与电化学性能

采用溶胶-凝胶法在900!于空气中煅烧合成了层状复合掺杂型正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-2xMgxAlxO2(x=0,0.01,0.02,0.05)。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等研究了掺杂元素对Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的结构和电化学性能的影响。结果表明,适量Mg、Al掺入Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2后降低了材料的阳离子混排程度,且晶胞参数随着掺杂量的增加而增加。合成材料颗粒分布比较均匀,平均粒径约为0.5mm。在充放电倍率为0.1C和电压范围为3.0"4.3V的条件下,与未掺杂样品相比,Mg-Al复合掺杂的样品具有更好的电化学性能和容量保持率。当x#0.02时,复合掺杂样品的首次放电容量和库仑效率分别为153mAh/g和93.0%,20个循环后容量保持率达93.4%。因此Mg-Al复合掺杂锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-2xMgxAlxO2是很有前景的。

凝胶型离子液体/聚合物电解质的电化学性能

以聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)]为基体,将3-乙基-1-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐(EMIBF4)和3-丁基-1-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐(BMIPF6)等室温离子液体作为离子源和增塑剂,制备了EMIBF4/P(VDF-HFP)和BMIPF6/P(VDF-HFP)凝胶型离子液体/聚合物电解质;通过核磁共振(1HNMR)谱和热失重方法(TG)分别对其结构和热稳定性进行了表征和热失重分析。由电化学性能测试考察了两类离子液体/P(VDF-HFP)聚合物电解质的分解电压、室温离子电导率及离子液体/P(VDF-HFP)的质量配比、温度等对电导率的影响。结果表明:所制备的离子液体/聚合物电解质在305℃时仍具有较好的热稳定性,其室温离子电导率均达10-3S/cm数量级以上,其中EMIBF4与P(VDF-HFP)的质量比为2∶1时室温电导率可达3.67mS/cm。

PET纤维表面化学镀镍工艺及其性能研究

在超声波作用下对涤纶(PET)纤维表面进行预处理,并对化学镀镍工艺进行了实验研究,确定了最佳的工艺参数,讨论了镀液成分和工艺条件对镀层沉积速度的影响。实验表明,该实验条件下在PET纤维表面化学镀镍可以得到理想的镍镀层,镀镍纤维具有良好的耐热性和导电性。

工科普通化学教学的改革与实践

我院的“三环节教学”是将该课程分为化学基础知识学习环节、自学与创新及演讲能力训练环节、创新能力训练等三环节进行学习。实践结果表明,工科普通化学课程的教学质量得到了大幅度的提高,学生对化学产生了浓厚的兴趣,科研创新和动手能力得到了明显的提高。

3V锂离子电池用层状α-Na_(0.67)MnO_(2.26)的电化学性能

以Mn(CH3COO)2·4H2O和Na2CO3为原料,通过sol-gel技术合成前驱体,在600℃焙烧前驱体得到一种新的无水层状α-Na0.67MnO2.26材料。用等离子体光谱、X射线衍射仪、扫描电镜、恒流充放电和循环伏安(CV)等对产物的结构、组成、形貌及电化学性能进行研究。结果表明:得到的样品为稳定的六方层状P2结构,且颗粒细小;该样品在充放电电流密度为25mA/g和电压为2.0～4.3V时,首次充电比容量为188mA·h/g,第2次放电比容量为176mA·h/g,充放电库仑效率高达94%;在电压为2.0～4.3V,电流密度为25,50,125和250mA/g充放电条件下,其第2次放电比容量分别为176,168,139和110mA·h/g,40次循环后,其放电比容量分别为150,142,121和105mA·h/g,显示材料有较好的循环稳定性和大电流充放电性能。

离子液体在多孔碳电极上的电化学性能

制备了数种离子液体及离子液体有机溶液电解质,用线性电位扫描法测试了它们的电化学窗口;并通过循环伏安、交流阻抗、电势阶跃等电化学方法,对它们在多孔碳电极中的电化学性能进行了研究.实验结果表明:溶剂对1-乙基-3-甲基咪唑类离子液体有机溶液电解质的电化学窗口有较大的影响.离子液体及离子液体有机溶液电解质在多孔碳电极上的电化学性能与其电导率密切相关,电导率越大,充电时间常数越小,比容量越大;但比容量降低的倍率远小于电导率降低的倍率.

掺杂α-Ni(OH)_2的电化学性能研究

氢氧化镍是碱性蓄电池的正极活性物质 ,为了改善镍系列电池的性能 ,对掺杂α Ni(OH ) 2 的合成工艺和电极的电化学性能进行了研究。将氢氧化镍制成镍正极 ,与贮氢负极制成MH Ni电池 ,通过与其它几种球型氢氧化镍在 0 .2C、1C率放电性能的比较 ,讨论了此材料的优势。结果表明此掺杂α Ni(OH ) 2 具有较高的放电平台 ,且放电曲线非常平坦 。

钠离子电池正极材料NaVPO_4F的合成及其电化学性能

本文报道了在氩气保护下用两段高温固相反应法制备NaVPO4F作为钠离子电池正极材料,并用傅立叶红外光谱(FT-IR),原子吸收光谱(AAS),热重分析(TG/DTG),X-射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),恒流充放电等对其结构和性能进行了测试和表征。结果表明:750℃左右反应可以获得稳定、结晶度好的NaVPO4F,其晶型为简单单斜晶系,与前驱体VPO4的晶型一致;SEM测试表明NaVPO4F的粒径分布均匀,粒径大小在微米级,材料首次放电容量为87mAh/g。

Mg-F共掺杂对Li_(1.1)(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成正极材料层状Li1.1[Ni1/3Co1/3Mn(1/3-x)Mgx]O2-yFy(0≤x≤0.04,0≤y≤0.04)。通过原子吸收光谱(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等手段研究了掺杂元素对材料结构和电化学性能的影响。结果表明,镁氟掺杂后的样品具有单相的典型六方晶系结构,合成材料颗粒分布比较均匀。在充放电倍率为0.1 C和电压范围为3.0￣4.3 V的条件下,与未掺杂样品相比,Li1.1[Ni1/3Co1/3Mn(1/3-0.04)Mg0.04]O2-0.04F0.04具有较高的放电比容量和容量保持率。其首次放电比容量和库仑效率分别为158 mAh/g和91.3%,20个循环后容量保持率达92.1%。Li1.1[Ni1/3Co1/3Mn(1/3-0.04)Mg0.04]O2-0.04F0.04是一种有前景的锂离子电池新型正极材料。

测定Li^+扩散系数的几种电化学方法

介绍了测定锂离子电池正、负极材料中锂离子扩散系数的电化学方法。重点对交流阻抗技术(AC)、电位阶跃技术(PSCA)、恒电流间隙滴定技术(GITT)和电流脉冲驰豫技术(CPR)的特点进行了比较和讨论。

锂二次电池新型正极材料FeF_3(H_2O)_(0.33)的制备及电化学性能研究

用水热法制备FeF3（H2O）4．5前驱体，在惰性气体保护下将前驱体制备成含微量水的FeF3（H2O）0.33，FeF3（H2O）0.33与乙炔黑球磨制备成锂二次电池新型纳米级的复合正极材料。通过傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学测试等研究了材料的结构和电化学性能。结果表明，所制备的FeF3是含微量水的FeF3（H2O）0.33，具有典型正交晶系结构，并且所制备的材料粒径均匀。FeF3（H2O）0.33／C复合材料在充放电倍率为0．1C和电压范围在2．0～4．5V内，具有较高的放电比容量和容量保持率。其首次放电比容量为190mAh／g，在循环30次后容量保持率为第2次的86％。

锆离子掺杂对LiFePO_4电化学性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电、交流阻抗等方法研究了锆离子掺杂对LiFePO4结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,少量锆离子掺杂不会影响LiFePO4的结构,却显著地改善了LiFePO4的电化学性能。以0.1C电流放电,掺杂锆离子的LiFePO4样品其比容量达到147.2mAh·g-1,当放电倍率提高至1C时,放电比容量仍有132.1mAh·g-1。