基于氧化石墨烯复合材料的实验设计

通过超声处理将Fe_3O_4微球颗粒负载在具有大比表面积的氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)表面,成功合成了Fe_3O_4微球/氧化石墨烯复合物(Fe_3O_4-GO),并将该复合物应用于有机酚类化合物的测定分析。首先根据Hummers法制备了GO;然后使用溶剂热法制备了粒径200 nm左右的Fe_3O_4微球;最后用扫描电子显微镜对材料的形貌结构进行探索。结果表明,该合成方法简单有效,制备的复合物能够有效地应用于电化学传感器的构建,并对有机酚类化合物进行检测分析。     

一次球磨前后柠檬酸加入量及顺序对Li_3V_2(PO_4)_3/C性能的影响

采用固相反应法制备碳包覆的磷酸钒锂材料,研究不同的柠檬酸添加量以及一次球磨前后加入顺序对磷酸钒锂性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池测试仪、电化学工作站等测试方法对Li_3V_2(PO4)_3/C复合正极材料的晶体结构、形貌特征、电化学性能、动力学性能做了分析.结果表明:柠檬酸的添加量以及柠檬酸加入顺序对磷酸钒锂复合材料的电化学性能有明显的影响.当一次球磨之前添加柠檬酸且其量与钒的摩尔比为1时得到的磷酸钒锂复合材料具有最佳的性能,电化学性能测试显示,在电压3.0~4.3 V范围内0.5 C倍率时,放电比容量达到128 mAh·g~(-1)(理论比容量为133 mAh·g~(-1)),并且当倍率达到10 C时,放电比容量仍有105 mAh·g~(-1),甚至当倍率达到20 C时,放电比容量仍高达95 mAh·g~(-1),循环伏安法和交流阻抗分析显示出有较好的离子扩散率和较小的阻抗.     

双碳支撑FeSe_2复合材料的合理设计及其可逆储钠性能研究

以氧化石墨烯修饰的铁基普鲁士蓝类似物(PBA)为前驱体,低温硒化制备出石墨烯(G)和氮掺杂碳(NC)共包覆FeSe2纳米颗粒复合材料(FeSe_2/NC@G).所得到的FeSe2/NC@G具有良好的储钠性能,在5.0 A·g~(-1)时,其可逆容量为331 mAh·g~(-1).在2.0 A·g~(-1)条件下循环1 000圈后,可逆容量仍有323 mAh·g~(-1)(容量保持率为82%).此外,钠离子全电池也显示了优越的倍率性能和循环稳定性.本工作为新型纳米结构TMSs的合成在储能系统中的应用提供了一定的实验基础.     

石墨烯改性Li_2MnO_3的热制备及其电化学性能的研究

采用MnSO_4和KMnO_4制备前驱体MnOOH,将MnOOH、LiOH、(NH_4)_2S_2O_8与氧化石墨烯复合,用传统水热法制备Li_2MnO_3/氧化石墨及Li_2MnO_3/石墨烯的复合材料.氧化石墨、石墨烯的存在对Li_2MnO_3的晶体形貌和结构具有明显的影响.氧化石墨和石墨烯具有优良的导电性,显著提高了Li_2MnO_3材料的导电性和电化学性能.     

高容量石墨烯/中间相碳微球负极材料设计及性能研究（英文）

目的:电动汽车和大规模储能的发展对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求,但现有商业石墨负极容量难以满足要求。本文结合石墨烯高电导和高容量的优点以及中间相碳微球材料循环稳定性优良的优势,研究和报道一种容量高和循环性能好的石墨烯/中间相碳微球复合负极材料。方法:1.通过选择高电导率石墨烯和中间相碳微球,制备石墨烯和中间相碳微球复合负极材料。2.选用商业聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂,制备复合材料电极极片,测试和表征电极的形貌、电导以及半电池的充放电等电化学性能,并优化复合材料质量比。3.选择优化的复合负极材料(GMC(8:2)),研究其长循环性能。结论:中间相碳微球的球形结构能有效防止石墨烯的折叠团聚,从而发挥石墨烯的高电导性能。因此,石墨烯/中间相碳微球复合负极材料表现出了很好的倍率性能和循环性能,且其容量达到了421 mA·h/g以上,高于商业石墨的理论容量,具有潜在的应用前景。     

长寿命、高倍率超级电容器电极材料的研究——三明治型MoO_3/C插层复合物的原位合成

利用典型的二维材料α-MoO_3为前驱物,设计并合成了一种特殊的α-MoO_3层和石墨烯插层复合材料.三明治型的MoO_3/C杂化电极材料具有宽的离子扩散通道,低的电荷迁移电阻和稳定的结构,因此具有优异的储能特性.在1 A·g~(-1)的电流密度下,MoO_3/C复合物的比容量为331 F·g~(-1);10 A·g~(-1)时,比容量保持率达到71%.除此,该材料还具有良好的循环稳定性,在1 000~10 000圈的循环过程中比容量基本无衰减.优异的倍率性能使该电极材料具有高功率密度(12.0 k W·kg~(-1))和能量密度(41.2 Wh·kg~(-1)).     

ZnSe/rGO复合材料用作高性能锂电负极研究

目的:为提高锂离子电池循环稳定性和倍率性能,制备具有高容量、长寿命、强导电性的负极材料.方法:Hummers法制备氧化石墨烯(GO)作为复合材料的基底物质,水热法有效合成ZnSe/rGO复合电极材料.在硒化锌高的理论容量和石墨烯强的电子导电性的协同作用下,使合成的复合材料获得优异的锂离子电池性能.结果:将ZnSe/rGO复合物作为锂电负极材料进行性能测试,相较于纯ZnSe材料,不仅具有稳定循环性能(0.5 A/g电流密度下,循环200圈容量每圈仅衰减0.097％),还具有优异的倍率性能(高达10 A/g电流密度下,容量依然保持322 mAh/g).结论:ZnSe/rGO复合电极材料由于其独特的表面结构和增强的电导性,可以有效提高锂离子电池整体电化学性能.     

新型S/CdS-Au复合物的构建及其增强的可见光产氢活性（英文）

通过在CdS纳米棒的表面负载Au和S合成了一种新型的三元S/CdS-Au复合物.在可见光条件下(λ420 nm),S/CdS-Au显示出了优异的光催化产氢活性(4.38 mmol·g~(-1)·h~(-1)),高于CdS-Au (2.56 mmol·g~(-1)·h~(-1))和S/CdS(1.86 mmol·g~(-1)·h~(-1)).光电流和电化学阻抗谱证明,在Au和S的协同作用下,CdS的光生电子得到有效分离并提高了S/CdS-Au的产氢活性. S/CdS-Au是一种高效、稳定用于分解水产氢的复合光催化剂.     

Y~(3+)掺杂Ni-Co双金属氢氧化物的制备、表征及其电化学性能

采用水热合成法,在Ni-Co层状双氢氧化物中掺杂不同浓度的钇.通过傅里叶变换红外光谱法、X射线粉末衍射法、扫描电子显微镜、比表面积和孔隙度分析仪对其结构及微观形态进行表征,电化学工作站对目标材料进行电化学性能测试.结果表明:掺杂浓度为0.03mmolY~(3+)时NiCo双金属氢氧化物效果最优,比表面积可达74.9198±0.2762 m~2·g~(-1),比电容值为380F·g~(-1),电容保持率达到了70%.说明掺杂Y~(3+)可以有效改善Ni-Co层状双氢氧化物电化学性能,可以成为良好的超级电容器储备材料.     

xLiMnPO_4·yLi_3V_2(PO_4)_3/C复合正极材料制备及电化学性能

采用固相法合成xLiMnPO4·yLi3V2(PO4)3(x/y=1:0、2:1、1:1和1:2)复合正极材料.利用X-射线衍射、扫描电镜、恒流充放电测试和循环伏安测试对材料物相、微观形貌和电化学性能进行表征.结果表明,复合材料中LiMnPO4和Li3V2(PO4)3两相共存;在2.4~4.8V电压范围,随着Li3V2(PO4)3含量的增加,复合材料放电容量逐渐增大.0.1C倍率下LiMnPO4·2Li3V2(PO4)3/C的放电容量达到147mAhg-1.复合Li3V2(PO4)3能显著改善LiMnPO4充放电可逆性.     

机械球磨法制备Sn4P3/RGO钠离子电池负极材料及其电化学性能研究

以红磷、锡粉和还原氧化石墨烯作为主要反应物,利用机械球磨法成功合成磷化锡/还原氧化石墨烯(Sn_4P_3/RGO)复合材料,并用作钠离子电池的负极材料.采用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、蓝电测试系统和电化学工作站对所获得的样品粉末进行物相、微观形貌以及电化学性能表征.与纯相Sn_4P_3相比, Sn_4P_3/RGO复合材料作为钠离子电池负极材料展示出较为优异的电化学性能.     

纳米Fe_3O_4光-Fenton反应制备石墨烯量子点实验研究

采用共沉淀法合成纳米Fe_3O_4,将其作为非均相类Fenton反应催化剂,在紫外光辅助作用下,以氧化石墨烯为原料,制备石墨烯量子点。借助扫描电镜、紫外可见分光光度计和分子荧光光度计分别对Fe_3O_4纳米颗粒的形貌和产物的光谱特性进行表征。实验结果表明:在紫外光辐射作用下,类Fenton试剂产生的强氧化性的·OH与GO反应,从而形成GQDs;GO悬浮液pH值约4.0,满足Fenton反应的pH值条件,无需调节pH值,操作简便。此外,通过外加磁场容易分离产物,并且纳米Fe_3O_4可重复使用,能保持很好的活性。该实验有利于培养学生实践动手能力和科研能力,增强学生对非均相催化作用的认知及对Fenton反应和石墨烯量子点的光学性质的理解。     

Fe3O4/SiO2复合磁性粒子的制备及其药物缓释行为

目的:采用共沉淀法和溶剂热法制备Fe_3O_4纳米磁性粒子,对其药物控释性能进行检测。方法:以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用Stober法,在乙醇/水溶液中,通过氨水催化水解硅醇盐,制得核壳式结构的Fe_3O_4/SiO_2复合磁性微球;以X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、Fourier红外光谱(FTIR)等手段表征样品的结构,研究复合材料的耐酸性、磁分离行为及对药物布洛芬的缓释行为。结果:SEM显示Fe_3O_4与Fe_3O_4/SiO_2粒子均为纳米颗粒,粒径分布基本均匀;与溶剂热法比较,共沉淀法制得的Fe_3O_4晶粒结晶度较好,XRD衍射峰强,SiO_2的包裹使得Fe_3O_4尖锐的特征衍射峰稍微下降,表明包覆过程没有破坏其晶体结构,Fe_3O_4/SiO_2样品谱图中出现了无定型SiO_2的衍射峰,红外谱图同样出现了无定型SiO_2的透射峰。结论:表面二氧化硅的包覆显著改善了四氧化三铁纳米粒子的耐酸性,磁分离实验表明二氧化硅的包裹减弱了Fe_3O_4的磁性,布洛芬缓释实验表明Fe_3O_4/SiO_2复合磁性微球具有较好的药物缓释效果。     

Li_7La_3Zr_2O_(12)表面包覆层对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能改善研究

采用共沉淀方法合成锂电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的前驱体,进而高温固相反应生成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2(LNCM),由于所得正极材料含有的Ni、Mn元素与电解液发生微量副反应,导致材料电化学性能降低.为改善LNCM材料的循环性能和倍率性能,采用导电性能优良的快离子导体Li_7La_3Zr_2O_(12)(LLZO)对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2进行表面修饰,制得几种不同表面包覆比例的LLZO@LNCM材料.研究发现,LNCM和LLZO@LNCM材料在0.1 C倍率下的首次放电容量相似,而LLZO@LNCM的循环性能和倍率性能则有明显改善.     

Sn_(0.9)Ga_(0.1)P_2O_7/聚苯醚复合电解质的中温电性能

本文合成了有机-无机复合电解质聚苯醚(PPO)/Sn_(0.9)Ga_(0.1)P_2O_7.XRD测试表明Sn_(0.9)Ga_(0.1)P_2O_7(SG10P)和PPO复合没有发生反应生成新物质,SEM图可以看出样品致密性良好.采用电化学工作站对SG10P-PPO的中温电性能(100~350℃)进行了研究.结果表明,SG10P-PPO在干燥氧气气氛中在300℃达到最大值8.5×10~(-3)S·cm~(-1).SG10P-PPO在300℃开路电压下的电解质阻抗、极化阻抗分别为16.02Ω·cm~2、2.41·cm~2.H_2/O_2燃料电池性能测试表明,在0.55 V时对应最大输出功率密度为38.3 mW cm~(-2).     

磁性AgBr/NiFe2O4复合材料可见光催化降解水中四环素研究

结合水热法和沉积法合成磁性可分离Ag Br/NiFe_2O_4复合光催化剂,并通过XRD、SEM和UV-vis DRS对其晶体结构、形貌及吸光性能进行了表征。以四环素(TC)作为目标污染物,研究Ag Br/NiFe_2O_4复合材料的可见光催化性能。结果表明Ag Br/NiFe_2O_4复合材料的可见光催化性能高于单一Ag Br,归因于复合材料能够有效促进电子-空穴对的分离。此外,探究了催化剂添加量、温度和p H值对光催化降解TC效果的影响。机理研究证实Ag Br/NiFe_2O_4光催化降解水中TC主要是通过超氧自由基(O_2·-)来实现的。     

水锌矿纳米片/石墨烯复合材料的制备和储锂性能研究

通过简单的水热法合成水锌矿(Zn5(CO3)2(OH)6)纳米片,并对其电化学性能进行研究.作为负极材料,水锌矿纳米片首圈放电容量虽然可以达到1 500mAh·g-1,但容量随着循环圈数的增加而不断衰减.为此,我们采用石墨烯复合的方法来提高水锌矿的循环容量.石墨烯的存在可以有效提高水锌矿的导电性,加快电荷转移,同时也可以缓解电极材料在循环过程中发生大的体积变化,提高循环稳定性.     

碳基质中MoS_2的限域生长调控及电容特性研究

设计了一种通过碳基质限域控制二维材料生长的方法,制备了多孔MoS_2/C杂化复合物.该材料具有低的电荷迁移阻力、众多的电化学活性位点以及稳定的结构,因此具有优异的储电性能.该电极材料在4 A·g~(-1)电流密度下,具有418 F·g~(-1)的高比容量,以及2000圈循环后容量保持率为104%的优异循环稳定性.     

纳米银-石墨烯修饰玻碳电极检测咖啡因

本文采用化学还原氧化石墨烯的方法制备了纳米银-石墨烯(Ag-GR)复合材料,用此材料制备了纳米银-石墨烯电化学传感器(Ag-GR/GCE),并利用循环伏安法研究了咖啡因的电化学行为。以0.01 mol/L的H2SO4为底液在0.5¹.7 V电压范围,于1.579 V左右有一氧化峰,线性范围为2×10-61.7 V电压范围,于1.579 V左右有一氧化峰,线性范围为2×10-6⁶×10-5 mol/L和6×10-56×10-5 mol/L和6×10-5²×10-3 mol/L,检出限(S/N=3)为6×10-7 mol/L。将传感器已用于咖啡因的检测,效果较好。     

磷化铜/石墨烯锂离子负极材料的制备及其电化学性能研究

磷化铜由于其高理论容量和资源丰富等优点,逐渐成为一种拥有发展前景的新型锂离子电池负极材料.但其在充放电过程中存在着严重的体积膨胀和团聚问题,导致其循环性能差、倍率性能低.为此,我们利用水热法和低温磷化法合成了磷化铜/还原氧化石墨烯(Cu3P/rGO)复合材料,并对其物化特性和储锂性能进行了表征与测试.结果表明,rGO的修饰复合能够有效提高Cu3P的电化学性能,为发展新型锂离子电池负极材料提供实验与理论指导.