锂电池负极α-Fe2O3纳米粒子制备及电化学性能研究

以高分子微球聚苯乙烯（PST）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为组装体,采用自组装方法在PST和PMMA微球表面自组装制备纳米α-Fe2O3电池负极材料,组装温度为PST（T=70℃）和PMMA（T=60℃）聚合温度.结果显示,采用PST作为组装体获得的α-Fe2O3纳米粒子颗粒更细,约70nm,粒径更均匀,分散性更好;而PMMA组装体获得的纳米粒径约80nm,分散性相对较差,主要原因是PMMA微球质地较软,易发生变形,而使α-Fe2O3纳米粒子吸附在PMMA表面不均匀,在热处理过程中受热不均导致α-Fe2O3纳米粒子尺寸不均,且有团聚趋势.XRD显示,两种组装体获得的均为纯相α-Fe2O3结构.电化学性能显示,采用PST作为组装体制备的纳米α-Fe2O3作为电池负极电化学性能明显优于PMMA组装体.     

掺杂MnO2制备及电化学性能研究

用KMnO4氧化MnCl2和Bi(NO3)3的混合溶液,制得具有良好可充性能的掺铋二氧化锰,在9mol·L-1KOH溶液中有稳定的循环伏安曲线;制成的模拟电池做连续充放电实验,电极的循环次数提高到60次以上.     

膨胀型阻燃聚丙烯的制备及性能研究

以季戊四醇为炭源、三聚氰胺为气源和磷酸为酸源,制备新型膨胀型阻燃剂(MPP-IFR),通过膨胀度和剩炭率评价阻燃剂的性能。将阻燃剂应用于聚丙烯,探讨阻燃剂用量对阻燃聚丙烯性能的影响,并采用扫描电镜对材料燃烧结炭断面进行研究。结果表明,阻燃剂用量为25份时,极限氧指数为31.5,垂直燃烧测试达到V-0级,阻燃聚丙烯的综合性能最优,结炭断面的泡沫结构最完整。     

C@MnO_2复合材料的制备及电化学性能研究

采用微孔纳米碳球为硬模板,KMn O4为锰源,制备了具有核壳结构的纳米复合材料C@MnO_2。首先以八苯基倍半硅氧烷为前驱体制得微孔含硅碳球xph-C-Si,除硅后得到微孔碳球xph-C。其次将所得微孔碳球xph-C在0.5 mol·L^(-1)KMnO4溶液中进行氧化锰壳层包覆反应,最终制得C@MnO_2复合材料。该复合材料为球形颗粒,尺寸约为200 nm左右。材料具有良好的分散性,其内部呈现出有序的微孔结构。采用三电极体系,在1 mol·L(-1)KMnO4溶液中进行氧化锰壳层包覆反应,最终制得C@MnO_2复合材料。该复合材料为球形颗粒,尺寸约为200 nm左右。材料具有良好的分散性,其内部呈现出有序的微孔结构。采用三电极体系,在1 mol·L^(-1)硫酸钠电解液中对C@MnO_2电极材料进行循环伏安测试,该材料表现出较高的比电容值,在5 m V·s(-1)硫酸钠电解液中对C@MnO_2电极材料进行循环伏安测试,该材料表现出较高的比电容值,在5 m V·s^(-1)的扫速下,C@MnO_2电极材料的电容值为286 F·g(-1)的扫速下,C@MnO_2电极材料的电容值为286 F·g^(-1)。     

异质层状材料MoO3和膨胀石墨共球磨制备及其储锂性能研究

将两个典型的二维材料MoO3和膨胀石墨(EG)共球磨处理,一步实现两者的剥离和复合得到少层MoO3薄片与碳纳米片均匀杂化的结构.研究了球磨珠子的直径对球磨切向力和冲击力,进而对剥离效率的影响.结果表明:2 mm的球磨珠产生的球磨切向力和冲击力能产生最理想的协同效应.在此条件下得到的产物中,MoO3薄片层数少、尺寸小且在碳层上分布均匀,而碳层的厚度基本小于10层.因此,该杂化材料结构稳定且能提供更多的锂离子储存位点,表现出了高的倍率性能(1000 mA·g-1电流密度下比容量为817 mAh·g-1)和循环稳定性(200 mA·g-1电流密度下,循环70圈,容量保持为810 mAh·g-1).     

多孔镍基复合膜电极的制备与电化学电容性能

为了改善氢氧化镍低的电子电导率,提高其电化学电容性能,制备了多孔镍基复合膜电极。以镍箔为基体,采用恒电位沉积法得到了Ni-Zn合金镀层,通过脱合金化法制备了多孔镍膜。对多孔镍膜进行阳极氧化处理,得到多孔镍基复合膜电极。采用循环伏安法和恒流充放电技术研究了热处理温度对多孔镍基复合膜电极电化学性能的影响。结果表明:合金层的热处理温度可以有效地影响多孔镍基复合膜电极的电化学电容性能。经300℃热处理后的复合膜电极在10A/g的电流密度下循环1 000次后,其比电容为629F/g,电容保持率为96%。     

镀TiC石墨纤维/Al基复合材料制备与性能研究综合实验设计

结合学科研究热点,设计了镀TiC石墨纤维/Al基复合材料制备与性能研究综合性实验。实验通过盐浴镀覆TiC对石墨纤维进行表面改性,在纤维表面形成均匀的TiC镀层,以改善石墨纤维与Al基体的界面结合状况,从而提高复合材料的各项性能。采用真空热压工艺制备石墨纤维/Al基复合材料,利用扫描电镜、X射线衍射仪、激光热物理性能仪、热膨胀仪、电子万能试验机等,对石墨纤维及其复合材料的显微组织结构、界面结合特性、热物理性能与抗弯强度进行检测和分析。实验能够加深学生对复合材料界面组织结构与性能之间关系的理解,并且有助于培养学生综合实践能力及科研创新意识。     

氧化锌纳米棒的水热制备及电化学性能研究

采用一步水热法制备了纳米棒状氧化锌材料.X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜法(TEM)测试表明,ZnO纳米棒为纤锌矿结构,直径为200～500nm,长度为3～5μm.通过充放电循环和循环伏安等电化学方法研究了ZnO纳米棒的电化学性能,ZnO纳米棒展现出较高的放电容量和较低的容量衰减率.经过100个循环之后,ZnO的放电容量仍然维持在380mAhg-1.     

改性膨胀石墨对Hg~(2+)吸附性能研究

采用化学氧化法,以硝酸为插层剂,分别以马弗炉和微波炉两种不同膨胀方式制备膨胀石墨;并采用超声沉淀法将纳米氢氧化镁负载在膨胀石墨孔隙中,制得改性膨胀石墨。通过正交实验,考察了改性膨胀石墨投加量、Hg2+初始浓度、反应温度和膨胀方式对Hg2+吸附效果的影响;并初步探讨了改性膨胀石墨吸附Hg2+的机理。     

膨胀石墨浮油吸油行为及机理研究

膨胀石墨是一种新型的碳素吸附材料，是由天然鳞片石墨经化学氧化，有机化合物插层、水洗、干燥、高温膨胀而制得的蠕虫状物质。具有独特的孔隙结构．对膨胀石墨、活性炭对浮油的吸油能力和保油能力进行了对比，并从膨胀石墨的结构、吸附行为等方面具体探讨了膨胀石墨超大吸油量的机理，即具有独特的大、中孔为主的四级结构．     

Pt、Sn催化剂的电化学制备及催化性能研究

采用循环伏安法制备了Pt-Sn／GC电极,并用电化学方法研究了Pt-Sn／GC电极对乙醇的电催化氧化。实验结果表明：乙醇在Pt／GC电极和Pt-Sn／GC电极上均能自发氧化解离,产生强吸附中间体COad,而Sn的加入降低了COad在电极表面的吸附量和覆盖度,抑制了乙醇的自发氧化解离,提高了催化剂的活性;与Pt／GC电极相比,乙醇在Pt-Sn／GC电极上的起始氧化电位负移80mV,正向扫描氧化峰电位负移60mV,电流增大1倍。当沉积量为100r时,Pt-Sn／GC电极对乙醇的电催化活性最高。     

膨胀石墨负载N掺杂ZnO制备及其光催化活性

采用直接沉淀法制备了膨胀石墨负载N掺杂氧化锌催化剂,用XRD和SEM对样品进行表征,以染料甲基橙的光催化降解为模型反应评价了该催化剂的光催化活性。结果表明:N掺杂氧化锌以纳米颗粒的形式分散在具有疏松多孔蠕虫状结构的膨胀石墨片层表面,膨胀石墨为N掺杂氧化锌提供高浓度的三维降解环境,在紫外光区具有良好的催化活性。在最佳条件下降解1h,其降解率可达92%,催化剂在重复使用4次后降解率仍比较高。     

石墨碳黑负载Pt-PbOx的制备及氧还原催化性能研究

氧气还原反应(Oxygen Reduction Reaction)是绝大部分燃料电池的阴极反应,往往比阳极氧化反应需要更多的催化剂来推动.本文利用一锅水热法制备石墨碳黑负载铂(Pt/GCB)催化剂,采用旋转搅拌合成Pt-PbO_x纳米复合材料,通过电化学性能测试发现所制备的Pt-PbO_x/GCB复合材料具有优异的ORR催化活性和电化学稳定性.     

废弃菌棒基活性炭的制备及吸附性能研究

以废弃的羊肚菌菌棒为原料,ZnCl_2为活化剂制备废弃菌棒活性炭.考察了废弃菌棒在不同条件下制备的活性炭的吸附性能.结果表明:在质量浸渍比为30%、炭化时间为45 min、炭化温度为500℃时制备的活性炭碘吸附值最大,为720 mg/g.通过比表面积分析仪对改性前后制备的活性炭的比表面积进行测定,改性后的活性炭比表面积大幅度提升,达到657.5 m²/g.     

膨胀石墨对二氧化碳的吸附研究

采用常压吸附法研究了膨胀石墨吸附剂在二氧化碳/氮气体系中对二氧化碳的动态吸附性能,比较了其吸附量、穿透曲线和吸附性能的差异.研究了膨胀石墨的比表面积,孔径分布等因素对其二氧化碳吸附性能的影响.结果表明:膨胀体积越大的膨胀石墨,其对二氧化碳的吸附能力越强,最高可达190 mg/g以上.其吸附量随温度升高而呈现下降趋势,但在30℃时吸附量仍达到90 mg/g以上.     

新型锂电池负极材料CrTiTaO_6的结构及其电化学性能

利用高温固相反应法制备了新型锂电池负极材料Cr Ti Ta O6.通过X射线衍射技术和电化学性能测试对Cr Ti Ta O6的微观结构及其电化学性能进行了表征.研究结果表明,该新材料为四方金红石结构,空间群为P42/mnm;电化学性能测试表明,该材料具有良好的比容量和循环性能,在电压范围0~3.0 V内,以16 m A/g的电流密度,其初始放电比容量达300 m Ah/g,20次循环后容量始终保持在52 m Ah/g.     

石墨烯基导电墨水的制备及性能

为了提高碳基导电墨水的综合性能,以量产石墨烯为导电填料,和环氧树脂共混制备了导电墨水并测试其性能。采用扫描电子显微镜分析、X射线衍射分析、热重分析、机械性能测试、红外光谱分析和电阻测试研究了导电墨水固化后的微观形貌、晶体结构、热稳定性、力学性能、固化状态及导电性能。TGA和FTIR结果显示:导电墨水具有良好的耐热性能并且达到了良好的固化状态;导电墨水的力学性能良好,当石墨烯质量分数为12%时,导电墨水的断裂强度为34 MPa;对导电墨水的电阻率与石墨烯质量分数之间的关系研究结果表明,当石墨烯质量分数为24%时,导电墨水的电阻率为5.23Ω·cm。     

用二氧化锰制备超级电容器及其电化学性能研究

以KMnO4为锰源,在180℃水热条件下反应24 h可控制备了α-,β-,δ-MnO2,采用高分辨扫描电镜、X射线衍射研究了它们的微观形貌和晶型结构,并通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电比较了三者的电化学电容器性能,结果表明,在6 mol/L KOH电解液中δ-MnO2表现出最好的电容性能,当电流密度为1 mA/cm2时,比电容最大,容量高达162.78 F/g。     

纳米Co3O4/石墨烯复合材料制备及电化学性能研究

Co3O4纳米复合材料是钠离子电池重要的材料.本文采用溶剂热渗碳、水热的方法在清洗后的宏孔导电网络表面覆盖了一层Co3O4/纳米石墨烯复合材料.纳米Co3O4层由直径为200 nm的薄片构成.电化学测试表明,作为钠离子电池负极材料Co3O4/nanographene/MECN初始容量达到了815 mAh/g,可逆容量300 mAh/g,该结构的Co3O4纳米复合材料为下一代钠离子电池结构设计提供了新思路.