四硫富瓦烯作为染料敏化太阳能电池有机染料电子给体的理论研究(英文)

为了研究四硫富瓦烯(TTF)基团对有机染料敏化剂光电性能的影响,以咔唑染料Dye 1为原型,引入TTF基团作为电子给体,设计了咔唑染料Dye 2.采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)分别计算模拟了纯染料分子和吸附团簇(TiO2)9后的形貌、分子轨道能级以及紫外-可见吸收光谱,采用周期性密度泛函理论计算模拟染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌.结果发现:在有机染料中引入TTF基团有助于有机染料敏化剂在二氧化钛表面的抗团聚作用和分子内的电荷转移;最为重要的是,TTF基团的强给电子能力极大地增强了有机染料敏化剂的光捕获能力.所有的计算结果表明,TTF基团是一种非常有潜力改善染料敏化剂光电性能的给电子基团.

嵌段共聚物薄膜在电化学能源领域的应用

采取选择性掺杂方法,将新型两亲性液晶嵌段共聚物薄膜功能化为具有各向异性的锂离子导电材料.这类薄膜不仅具有同轴且垂直取向的一维离子导电通道,而且可以在大面积范围内形成规则的阵列,可以作为锂离子电池、燃料电池等电化学能源系统的新型电解质.另一方面,这类薄膜作为模板可制备周期性排列的纳米孔、纳米粒子、纳米线阵列,形成的有序纳米结构材料可作为锂离子电池的三维电极.

端羧基丁腈橡胶改性环氧树脂的结构与性能

以液体端羧基丁腈橡胶(CTBN)作为环氧树脂(EP)的增韧改性剂,制备了CTBN/EP预聚体和共混物。采用红外光谱(FT-IR)法对两者的结构进行了表征,并着重探讨了CTBN含量对预聚体和共混物力学性能的影响。研究结果表明:预聚体中EP的环氧基开环,并与CTBN反应,生成了酯键;随着CTBN含量的不断增加,CTBN/EP预聚体和共混物的杨氏模量、拉伸强度降低,冲击强度和断裂伸长率呈先升后降态势,说明适量CTBN的引入对EP具有良好的增韧效果;当固化温度较低时,CTBN/EP预聚体的冲击强度明显优于CTBN/EP共混物,而固化温度较高时两者的冲击强度无明显差异。

尖晶石型LiMn_(2-x)In_xO_4(x=0,0.01,0.02,0.05)的合成及电化学性能研究

以醋酸锰、氢氧化锂和三氧化二铟为原料,以柠檬酸为配位剂,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂In的尖晶石LiMn2-xInxO4(x=0,0.01,0.02,0.05),采用XRD、SEM对目标材料进行了结构和形貌表征,采用恒流充放电、循环伏安(CV)以及交流阻抗(EIS)谱测试对材料进行了电化学性能表征,考察了不同In掺杂量对材料性能的影响。结果表明,当In掺杂量为1%时,LiMn1.99In0.01O4样品具有纯的尖晶石锰酸锂结构,在0.5C和3.4～4.35 V电压范围条件下,LiMn1.99In0.01O4的初始放电容量为119.9 mAh.g-1,经过1C 30次,2C 30次,再0.5C 5次循环后,其放电容量保持率为84.9%,显示了良好的电化学性能。掺杂1%的In的样品比未掺杂的样品具有更优的高温循环稳定性能。

5 V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的进展

综述了近年来5 V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的合成方法(如固相反应法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾法和熔盐法等)及修饰改性(如体相掺杂和表面包覆)的研究进展,并对发展前景进行了展望。LiNi0.5Mn1.5O4目前主要的问题是如何进行低成本和大规模的工业化生产。

稀土掺杂对还原烧结钛酸钡陶瓷微结构和电性能的影响

采用固相工艺制备BaTiO3-R2O3-MgO-MnO2(R=La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Dy,Ho,Y,Er,Yb)系陶瓷,全面研究了稀土掺杂对还原烧结钛酸钡(BaTiO3)陶瓷微结构和电性能的影响。扫描电镜分析结果显示:小离子半径稀土比大离子半径稀土更有效地改善微观结构,并且随着稀土离子半径的减小,其晶粒抑制作用更加显著。实验发现:大半径稀土掺杂可生成化学均匀性晶粒,得到介电常数-温度(ε-T)单峰曲线,并导致Curie点下降;小半径稀土掺杂可生成壳-芯结构晶粒,获得ε-T双峰曲线,晶粒壳的体积相对膨胀,对晶粒芯产生的张应力作用促使Curie点上升,其平坦的电容变化率-温度(ΔC/C-T)特性满足X8R。随着稀土离子半径的增大,该体系的绝缘电阻率总体呈降低趋势,归因于稀土元素在BaTiO3中取代位及补偿方式的不同。

两种含偶氮苯共轭桥新型生色团分子的合成及性能

通过重氮化偶合反应和羟醛缩合反应合成了以偶氮苯为共轭桥、以2,2,3-三甲基-4-氰基-5-二氰基亚甲基-2,5-二氢呋喃为电子受体,而给体分别为二甲氨基和二乙氨基的两种有机非线性光学生色团分子MFNC和EFNC.利用IR、1H NMR和元素分析对分子的结构进行了表征.TGA和DSC测试发现,MFNC的热稳定性略好于EFNC,其热分解温度最高达266℃.通过测定两种材料在氯仿、丙酮和DMSO中的紫外-可见光谱,用溶致变色法计算得到两种材料在激光波长为1064 nm处的二阶非线性品质系数μgβ,对比发现EFNC的μgβ值高于MFNC,其值达59706×10-48 esu(1 esu=3.34×10-10C).

固化工艺对银导电胶导电性能的影响

以微米银粉为导电填料、环氧树脂(EP)为基体,制备了银导电胶。研究了固化条件和后固化热处理对银胶导电性能和微观结构的影响。结果表明:当固化温度为150℃时,银胶固化18 min时出现电阻,固化63 min时体积电阻率降至8.33×10-4Ω·cm;当固化温度为180℃时,银胶固化5 min时出现电阻,固化30 min时体积电阻率降至7.51×10-4Ω·cm。低温长时间固化有利于提高银胶的导电性能,高固化温度有利于提高低银粉含量银胶的导电性能,后固化热处理对已固化完全样品的导电性能和微观结构影响不大。

烧结温度对LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2电化学性能的影响

采用共沉淀法合成正极材料LiNi0．8Co0．2O2，通过TG、XRD、循环伏安和充放电测试考察烧结温度对材料的影响。LiNi0．8Co0．2O2的结构和性能对烧结温度敏感，在空气气氛下第一、二段焙烧温度分别为700℃、750℃的产物，具有良好的α—NaFeO2层状结构，以0．2C在2．7～4．3V循环，首次放电比容量为152．2mAh／g，第20次循环的容量保持率为86．5％。

化学蚀刻法制备纳米硅线作为高能锂离子电池的负极

采用金属催化剂诱导化学蚀刻法首先在单晶硅片上制备出具有高长径比的纳米硅线阵列,然后通过超声振荡法将硅线阵列破碎为纳米硅线粉体,最后将其作为锂离子电池的负极材料,系统研究了金属银催化剂制备过程和各向异性化学蚀刻过程对硅片表面形貌特征的影响,发现银催化剂在蚀刻过程出现溶解/再沉积现象。通过优化AgNO3、HF、H2O2等试剂的浓度,在大面积范围内得到了高长径比的纳米硅线阵列。借助超声波的作用将硅线从硅片上切割下来,制备成纳米硅线负极进行了充放电循环测试,观察到标准的硅锂合金/去合金化反应平台,前五次循环的比容量均超过1800 mAh/g。

导电胶在材料学方面的研究进展

介绍了导电胶(ECAs)的特点、组成及其分类,主要综述了ECAs的树脂基体改进以及导电填料的多样化、复合化和纳米化研究进展。最后对ECAs的未来发展方向进行了展望。

二价与四价金属离子等摩尔共掺杂的锂离子电池正极材料LiMn_(1.9)Mg_(0.05)Ti_(0.05)O_4的制备与表征

以氢氧化锂、乙酸锰、硝酸镁和钛酸丁酯为原料,以柠檬酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法制备了二价镁离子与四价钛离子等摩尔共掺杂的尖晶石型锂离子电池正极材料Li Mn1.9Mg0.05Ti0.05O4.采用热重分析(TGA),X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和电化学性能测试(包括循环伏安(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)测试)对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征.结果表明:780°C下煅烧12 h得到了颗粒均匀细小的尖晶石型结构的Li Mn1.9Mg0.05Ti0.05O4材料,该材料具有良好的电化学性能,在室温下以0.5C倍率充放电,在4.35-3.30 V电位范围内放电比容量达到126.8 m Ah·g-1,循环50次后放电比容量仍为118.5m Ah·g-1,容量保持率为93.5%.在55°C高温下循环30次后的放电比容量为111.9 m Ah·g-1,容量保持率达到91.9%,远远高于未掺杂的Li Mn2O4的容量保存率.二价镁离子与四价钛离子等摩尔共掺杂Li Mn2O4,改善了尖晶石锰酸锂的电子导电和离子导电性能,使其倍率性能和高温性能都得到了明显的提高.

5V正极材料LiNi0．5Mn1．5O4的自蔓延燃烧合成

用柠檬酸络合辅助的自蔓延燃烧法合成了5V正极材料LiNi0．5Mn1．5O4。用XRD、SEM和电化学测试研究了焙烧温度、退火时间对材料的影响。在最佳条件（焙烧温度为820℃、退火时间为24h）下合成的样品具有完整的尖晶石结构和形貌，具有单一的4．7V平台，在20℃下以O．2C在3．5—5．1V充放电，首次放电比容量为122．7mAh／g，第20次循环的容量保持率为96．9％。

不同表面修饰和尺寸的纳米银的荧光增强效应的研究

分别以柠檬酸钠(CTS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面修饰剂,采用化学法制备纳米银(分别标记为Ag-CTS和Ag-PVP)。当甲基橙溶液中加入Ag-CTS或Ag-PVP时,S2→S0和S1→S0荧光强度分别明显减弱和增强。不同的是Ag-PVP引起S2→S0和S1→S0荧光强度减弱和增强的幅度更大,且S2→S0荧光峰出现红移。当甲基橙溶液中加入Ag-CTS时,S1→S0荧光强度随时间延长逐渐增强,而加入Ag-PVP时,S1→S0荧光强度则不随时间而变化。颗粒尺寸较大的片状结构纳米银引起S1→S0荧光强度增强比率较小。甲基橙溶液浓度越低,S1→S0荧光强度增强比率越大。研究结果表明,纳米银表面吸附的不同表面修饰剂通过影响纳米银与甲基橙分子间距离进而影响纳米银的荧光增强效应;纳米银尺寸大小则由于所产生的局域面表面等离子共振特点等差异影响其局域场增强效应。

铁电存储单元单粒子翻转机理仿真研究

采用电路仿真的方法对铁电存储单元中不同电路节点的单粒子效应敏感性进行了研究,分析了铁电存储单元发生单粒子翻转的机理.仿真结果表明,铁电存储单元的单粒子翻转效应与铁电电容的极化状态有关.当单粒子入射阵列中截止态NMOS管时,只会造成存"0"铁电电容的极化翻转;板线上的单粒子瞬态脉冲对存储数据无影响.根据2T2C和1T1C型铁电存储单元的读出方式,分别分析了可能发生的数据翻转类型.提出了铁电存储单元抗单粒子翻转的加固措施.

新型四硫富瓦烯-三苯胺类光敏染料理论研究（英文）

在简单结构的D-π-A三苯胺光敏染料(YD1)中引入不同数量的四硫富瓦烯(TTF)单元作为次级电子给体以增强有机光敏染料的给电子能力,设计了两个结构分别为D-D-π-A(YD2)以及2D-D-π-A(YD3)的光敏染料分子,并且采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)分别模拟计算了纯光敏剂分子及其吸附二氧化钛团簇后的几何构型、电子结构以及光物理性能。采用周期性密度泛函理论模拟计算光敏染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌以及态密度(DOS)。计算结果表明,TTF单元的引入不仅可以有效减少光敏染料分子的团聚,还可以提升其吸收性能。此外,光吸收效率(LHE)、电子注入驱动力(ΔG^(inject))以及DOS的计算结果显示,YD2和YD3理论上可以呈现出比YD1更高的短路电流密度(J_(sc))以及开路电压(V_(oc))。因此,通过本文的理论研究表明,TTF单元可以作为有机光敏染料中的次级电子给体来改善光敏染料的性能。

β-MnO_2和α-Mn_2O_3纳米棒的自牺牲模板法制备、表征和应用

在150℃下,仅以高锰酸钾溶液和无水乙醇为原料,通过水热反应合成前驱体γ-Mn OOH纳米棒.以γ-Mn OOH纳米棒为自牺牲模板,分别在350和600℃下煅烧90 min,制备出高纯度的β-Mn O2和α-Mn2O3纳米棒.采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及热重分析（TGA）等对所制备的样品进行表征.结果表明,前驱物γ-Mn OOH为高纯度的纳米棒状晶体,直径约100-300 nm,长度可达数微米,且终产物β-Mn O2和α-Mn2O3均具有较高的纯度,也很好地保持了前驱物的纳米棒状结构.以二者为锰源,通过固相反应合成出尖晶石Li Mn2O4正极材料.当充放电倍率为0.5 C时,其首次放电比容量分别可达到120.4和123.9 m A·h/g,而且表现出良好的循环性能和倍率性能。

软化学法制备新型正极材料LiMnO_2的研究进展

层状LiMnO2具有能量密度高、安全性能好、价格低廉和无毒性等优点,是下一代锂离子电池正极材料中强有力的竞争者。介绍了LiMnO2的结构特性以及各种软化学制备方法,如共沉淀法,溶胶-凝胶法,氧化还原法,乳液干化法,水热法等,并对该材料在体相掺杂和表面包覆改性方面的研究进展进行了评述。

一类含查尔酮结构的光敏性二胺的合成研究

以醛、酮为原料经羟醛缩合反应合成了具有一类含查尔酮结构的光敏性二胺:1-(3-氨基苯基)-3-(4-氨基苯基)-2-丙烯-1-酮与对-二(间氨基肉桂酰)苯。通过优化实验得到最佳的合成工艺为:醛、酮在温度为0℃下,以乙醇为溶剂,氢氧化钠为催化剂,进行羟醛缩合反应3h。收率可达到86%,经液相色谱分析其纯度分别为99.92%,99.91%,紫外可见最大吸收波长分别为349nm、361nm。所得方法操作简便,收率较高,原料易得。并用元素分析、核磁共振、红外光谱等手段对产物的结构进行了表征。

锂离子电池正极材料LiNi_(l/3)Co_(1/3)Mn_(l/3)O_2的研究进展

层状结构的LiNi_(l/3)Co_(1/3)Mn_(l/3)O_2正极材料具有比容量高、循环性能优异、成本较低和对环境友好的特点。综述了锂离子电池LiNi_(l/3)Co_(1/3)Mn_(l/3)O_2正极材料最近几年的研究现状与进展,并对其晶体结构特征、合成方法、掺杂与包覆改性以及表面修饰进行了评述,提出了目前锂离子电池正极材料研究中存在的问题,并对它未来的发展趋势进行了展望。