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生物基碳包覆纳米材料(Mn,Co)的制备 被引量:6
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作者 邱介山 安玉良 +2 位作者 李杞秀 周颖 杨青 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2004年第3期260-264,共5页
提出了一种制备碳包覆纳米材料的新方法.以生物蛋白为前驱体材料,蛋白质肽链构成的空心结构作为合成碳包覆纳米材料的模板反应器;在热处理时,蛋白肽链发生分解,残留的碳作为碳源形成富勒烯类空心纳米材料的壳体,并将填充在蛋白质空心结... 提出了一种制备碳包覆纳米材料的新方法.以生物蛋白为前驱体材料,蛋白质肽链构成的空心结构作为合成碳包覆纳米材料的模板反应器;在热处理时,蛋白肽链发生分解,残留的碳作为碳源形成富勒烯类空心纳米材料的壳体,并将填充在蛋白质空心结构内部的金属材料包覆起来.以此技术制备了铁磁性金属锰和钴的碳包覆纳米级材料,初步验证是可行的.讨论了蛋白的矿化组装和蛋白的炭化反应机理. 展开更多
关键词 生物基碳包覆纳米材料 富勒烯 矿化组装 脱铁蛋白 控温炭化
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碳包覆氮化钒/碳(VN/C)复合纳米材料的制备以及作为超级电容器电极的应用
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作者 高兆辉 唐茂勇 +1 位作者 迟建卫 章天歌 《材料导报》 北大核心 2025年第19期26-32,共7页
以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)同时作为模板剂和碳源,通过碳化-氨解还原法成功制备了碳包覆氮化钒/碳(VN/C)复合纳米材料。研究结果表明,当NH_(4)VO_(3)与CTAB物质的量比为4∶1时,制备的VN/C4∶1复合材料具有最优结构:VN颗粒表面形成厚... 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)同时作为模板剂和碳源,通过碳化-氨解还原法成功制备了碳包覆氮化钒/碳(VN/C)复合纳米材料。研究结果表明,当NH_(4)VO_(3)与CTAB物质的量比为4∶1时,制备的VN/C4∶1复合材料具有最优结构:VN颗粒表面形成厚度1~10 nm的均匀碳包覆层,比表面积达244 m^(2)/g,并富含2~6 nm的介孔。该复合材料兼具双电层电容特性和赝电容特性,在100 mA/g电流密度下展现出406.7 F/g的高比电容;即使电流密度大幅提升至5 A/g,比电容仍能保持281.4 F/g,表现出优异的倍率性能。进一步地,以VN/C4∶1为负极、NIO_(x)为正极组装成VN/C4∶1∥NIO_(x)非对称超级电容器。该器件最高比电容达118 F/g,在39.7 Wh/kg能量密度下,功率密度约为502 W/kg;当功率密度提升至3120 W/kg时,能量密度仍维持在21.5 Wh/kg。尤为突出的是,该非对称超级电容器展现出卓越的循环稳定性,经10000次充放电循环后,比电容保持率仍高达88.9%。 展开更多
关键词 氮化钒/(VN/C) 复合纳米材料 超级电容器 电极材料
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碳包覆纳米材料应用于电催化氧还原反应研究进展
3
作者 薛景伟 张云阁 +1 位作者 吴耿煌 荣峻峰 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2025年第2期518-531,共14页
电催化氧还原反应是燃料电池等清洁能源技术的关键反应,工业上目前普遍采用的是Pt/C催化剂,但Pt/C催化剂存在成本高、稳定性差等问题,亟需开发低成本、稳定高效的氧还原催化剂。碳包覆纳米材料在催化过程中碳壳可以保护金属纳米颗粒,避... 电催化氧还原反应是燃料电池等清洁能源技术的关键反应,工业上目前普遍采用的是Pt/C催化剂,但Pt/C催化剂存在成本高、稳定性差等问题,亟需开发低成本、稳定高效的氧还原催化剂。碳包覆纳米材料在催化过程中碳壳可以保护金属纳米颗粒,避免金属纳米颗粒出现腐蚀、脱落以及团聚等情况,表现出优异的稳定性,已经被广泛应用于催化加氢和电催化氧还原等反应。概述了碳壳与金属内核之间的相互作用,包括碳壳的保护作用、碳壳与金属内核之间的电子作用。梳理了近年来碳包覆非贵金属/贵金属纳米材料应用于电催化氧还原反应的研究进展,着重介绍了提高催化活性的优化策略,主要包括杂原子掺杂、内核金属合金化以及结构优化。最后,对碳包覆纳米材料当前存在的问题进行了归纳,同时指出精确调控碳壳、探索碳包覆多元合金的制备以及优化碳包覆材料的制备方法是碳包覆材料未来的发展方向。 展开更多
关键词 材料 稳定性 氧还原反应 非贵金属催化剂 Pt催化剂
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球型Si基碳包覆锂离子电池负极材料研究进展
4
作者 李东霖 杨万亮 +2 位作者 曹锐 杨雪 徐梅松 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期46-56,共11页
硅基材料包括单质硅及其氧化物SiO_(x)(0≤x≤2),具有理论容量高、工作电位低、对环境友好、储量丰富等特点,有望取代石墨成为新一代锂离子电池负极材料。然而,硅基材料在充放电过程中的体积膨胀效应始终不能避免,硅氧化物的低电导率也... 硅基材料包括单质硅及其氧化物SiO_(x)(0≤x≤2),具有理论容量高、工作电位低、对环境友好、储量丰富等特点,有望取代石墨成为新一代锂离子电池负极材料。然而,硅基材料在充放电过程中的体积膨胀效应始终不能避免,硅氧化物的低电导率也限制了硅基材料的发展。为解决上述问题,研究人员提出了各种各样的解决方法,其中,在硅基材料表面进行碳包覆的方法具有很广阔的应用前景并被广泛研究。本文先简要介绍了各硅基材料的储锂机理和失效问题,再从最典型的球型结构设计的角度切入,详细介绍了不同的球型碳包覆结构,如核壳结构、蛋黄壳结构、多孔结构等,并讨论了Si基碳包覆负极材料未来商业化的发展趋势和要面对的挑战。 展开更多
关键词 锂离子电池 球型 材料
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核壳结构碳包覆Ni纳米材料的合成及电磁性能分析 被引量:3
5
作者 袁霞 安玉良 +2 位作者 郑朝晖 候青怡 王俊 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期791-793,共3页
以淀粉为炭基质,硝酸镍为金属纳米颗粒前躯体,在氢气保护下进行控温炭化制备出准球形的碳包覆Ni纳米颗粒,采用HRTEM、EDX和XRD对产物进行表征,纳米颗粒呈核壳结构,粒径分布比较窄,金属颗粒为单晶Ni。通过波导法对所制备的碳包覆Ni纳米... 以淀粉为炭基质,硝酸镍为金属纳米颗粒前躯体,在氢气保护下进行控温炭化制备出准球形的碳包覆Ni纳米颗粒,采用HRTEM、EDX和XRD对产物进行表征,纳米颗粒呈核壳结构,粒径分布比较窄,金属颗粒为单晶Ni。通过波导法对所制备的碳包覆Ni纳米材料电磁性能进行分析,采用矢量网络仪测试分析其在18~26.2GHz频率范围内电磁参数,并阐述材料结构与电磁性能之关联。 展开更多
关键词 Ni纳米材料 制备 电磁性能 催化炭化
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钛酸锂/碳双层包覆氧化亚硅基负极材料及其电化学性能研究 被引量:1
6
作者 银华杰 王力 +3 位作者 孙波 陈立夫 谭婷 杨乐之 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第6期163-169,共7页
通过化学气相沉积和溶胶-凝胶法制备了钛酸锂/碳双层包覆的氧化亚硅基锂离子电池负极材料。电化学测试结果表明,钛酸锂包覆量3%时,负极材料性能较好,在0.2C、0.5C、1C、2C、4C倍率下的比容量分别为1 485.4、1 443.8、1 386.4、1 341、1 ... 通过化学气相沉积和溶胶-凝胶法制备了钛酸锂/碳双层包覆的氧化亚硅基锂离子电池负极材料。电化学测试结果表明,钛酸锂包覆量3%时,负极材料性能较好,在0.2C、0.5C、1C、2C、4C倍率下的比容量分别为1 485.4、1 443.8、1 386.4、1 341、1 276.2 mAh/g,在电流密度750 mA/g下循环150次后比容量为1 138.1 mAh/g。柔韧的碳层可以缓冲内部硅芯的体积膨胀并提高材料电导率,刚性的钛酸锂可以保证材料结构完整性,双壳层协同作用有效提升了电极材料的循环稳定性、倍率性能和可逆容量。 展开更多
关键词 锂离子电池 氧化亚硅 负极材料 双壳层结构 钛酸锂 材料
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碳基光热转换纳米材料的表面功能化和生物应用 被引量:3
7
作者 陈志钢 张丽莎 +1 位作者 田启威 胡俊青 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第23期30-33,50,共5页
光热治疗技术已经引起了广泛的重视,其走向应用的前提是开发出高效稳定的光热转换材料。碳基光热转换纳米材料具有毒性小、稳定性高等优点,已经成为了研究的热点。综述了碳基光热转换纳米材料(包括纳米碳管和石墨烯)的研究进展,重点论... 光热治疗技术已经引起了广泛的重视,其走向应用的前提是开发出高效稳定的光热转换材料。碳基光热转换纳米材料具有毒性小、稳定性高等优点,已经成为了研究的热点。综述了碳基光热转换纳米材料(包括纳米碳管和石墨烯)的研究进展,重点论述了其表面改性技术(包括非共价键改性和共价键改性方法);随后总结了其表面功能化方法,主要有RGD、抗体、叶酸和DNA等靶向性功能化的修饰方法;最后介绍了其在光热治疗、近红外热成像等生物医药方面的应用。 展开更多
关键词 纳米材料 光热转换 制备 表面功能化 生物应用
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气相爆轰合成碳纳米材料的研究进展 被引量:1
8
作者 陈端花 李晓杰 +2 位作者 闫鸿浩 王小红 王宇新 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第2期160-169,共10页
气相爆轰合成是一种新型的碳纳米材料制备方法,相对于其他碳纳米材料制备方法而言具有反应速度快、产物种类多、产量大、纯度高、操作简单和经济性高等优点,有利于促进碳纳米材料的工业化生产。为深入阐明气相爆轰法合成碳纳米材料的研... 气相爆轰合成是一种新型的碳纳米材料制备方法,相对于其他碳纳米材料制备方法而言具有反应速度快、产物种类多、产量大、纯度高、操作简单和经济性高等优点,有利于促进碳纳米材料的工业化生产。为深入阐明气相爆轰法合成碳纳米材料的研究与发展状况,介绍了气相爆轰法合成所需仪器设备、实验流程、理论计算以及产物的表征方法等,整理归纳了气相爆轰法合成碳包覆纳米金属粒子、碳纳米球、碳纳米管、碳点和碳纳米胶囊等技术与方法,分析了合成产物的形貌、结构及性能特征,展望了气相爆轰下各种新型碳纳米材料的应用潜力与技术发展趋势,以期为合理设计、针对性优化、规模化合成纳米材料奠定理论基础。研究表明:爆轰合成应结合宏观的爆轰理论和微细观的粒子生长。当前借助爆轰波发动机与爆轰胞格结构研究热点,使宏观爆轰胞格与纳米材料微观合成过程构成联系是重点研究方向。然而,在研究爆轰合成粒子的生长机理时,聚集在微细尺度上的纳米粒子生长仍然也是一种跨尺度问题,有必要引入分子动力学和格子波尔兹曼计算方法加以解决。 展开更多
关键词 气相爆轰合成 纳米材料 冲击波 纳米金属 纳米胶囊
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裂解碳包覆对SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基复合材料性能的影响 被引量:1
9
作者 熊艺莲 陶吉雨 +2 位作者 杨佳豪 陈建军 郑竣一 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第8期2896-2903,2962,共9页
以SiC纳米纤维(SiC_(nf))为增强体,通过化学气相沉积在SiC纳米纤维表面沉积裂解碳(PyC)包覆层,并与SiC粉体、Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)烧结助剂共混制备陶瓷素坯,采用热压烧结工艺制备质量分数为10%的SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基(SiC_(nf)/S... 以SiC纳米纤维(SiC_(nf))为增强体,通过化学气相沉积在SiC纳米纤维表面沉积裂解碳(PyC)包覆层,并与SiC粉体、Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)烧结助剂共混制备陶瓷素坯,采用热压烧结工艺制备质量分数为10%的SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基(SiC_(nf)/SiC)复合材料。研究了PyC包覆层沉积时间对SiC_(nf)/SiC陶瓷基复合材料的致密度、断裂面微观形貌和力学性能的影响。结果表明:在1100℃下沉积60 min制备的PyC包覆层厚度为10 nm,且为结晶度较好的层状石墨结构;相比于纤维表面无包覆层的复合材料,复合材料的断裂韧性提高了35%,达到最大值(19.35±1.17)MPa·m^(1/2),抗弯强度为(375.5±8.5)MPa,致密度为96.68%。复合材料的断裂截面可见部分纳米纤维拔出现象,但SiC_(nf)/SiC陶瓷基复合材料界面结合仍较强,纳米纤维拔出短,表现为脆性断裂。 展开更多
关键词 SiC陶瓷复合材料 SiC纳米纤维 裂解 化学气相沉积 断裂韧性 热压烧结
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生物质基碳包覆纳米磁性颗粒的研究进展
10
作者 吴明山 马建锋 +3 位作者 刘杏娥 田根林 尚莉莉 杨淑敏 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第19期28-34,共7页
碳包覆纳米磁性颗粒(CEMNPs)是一种具有核/壳结构的新型纳米复合材料,独特的理化性质使其在众多技术领域显示出巨大的应用潜力。随着全球化石能源的日渐枯竭,利用廉价、易获取、环境友好的生物质原料作为替代碳源已成为近年来CEMNPs材... 碳包覆纳米磁性颗粒(CEMNPs)是一种具有核/壳结构的新型纳米复合材料,独特的理化性质使其在众多技术领域显示出巨大的应用潜力。随着全球化石能源的日渐枯竭,利用廉价、易获取、环境友好的生物质原料作为替代碳源已成为近年来CEMNPs材料的研究热点。综述了生物质基CEMNPs的制备方法、反应机理以及在电化学、催化、吸附等领域中的应用,最后展望了其发展方向和趋势。 展开更多
关键词 生物 纳米磁性颗粒 化法 反应机理
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理化所新型碳基纳米材料的生物应用研究取得进展
11
《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期32-32,共1页
中国科学院理化技术研究所光电功能界面材料实验室自2010年开始研究基于纳米金刚石的癌症治疗体系,发现在酸性细胞环境内,纳米金刚石-顺铂体系可实现顺铂药物的缓释效果,能显著抑制HeLa细胞的增殖。后续研究发现了高压高温法制备的纳米... 中国科学院理化技术研究所光电功能界面材料实验室自2010年开始研究基于纳米金刚石的癌症治疗体系,发现在酸性细胞环境内,纳米金刚石-顺铂体系可实现顺铂药物的缓释效果,能显著抑制HeLa细胞的增殖。后续研究发现了高压高温法制备的纳米金刚石对HepG2细胞的迁移抑制效果(Physica Status Solidi A 2016,213,2131-2137)。特定浓度的羧基化纳米金刚石可显著抑制癌细胞中波形蛋白的表达,从而抑制HeLa和C6细胞的迁移。 展开更多
关键词 纳米金刚石 纳米材料 癌症治疗 生物应用 HEPG2细胞 高压高温 HELA细胞 C6细胞
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荧光纳米材料及其生物成像应用 被引量:9
12
作者 蒲源 王丹 +1 位作者 钱骏 陈建峰 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期103-111,共9页
荧光成像是生物医学研究领域应用最广的成像技术之一。随着纳米技术的快速发展,具有优良特性的荧光纳米材料不断涌现。相比于传统的荧光分子,荧光纳米材料具有光学稳定性高、形貌尺寸易调控、多功能化等优点。利用荧光纳米材料作为探针... 荧光成像是生物医学研究领域应用最广的成像技术之一。随着纳米技术的快速发展,具有优良特性的荧光纳米材料不断涌现。相比于传统的荧光分子,荧光纳米材料具有光学稳定性高、形貌尺寸易调控、多功能化等优点。利用荧光纳米材料作为探针的生物荧光成像能够为研究者提供从细胞、离体组织到活体生物样本的结构和动态信息等方面全面细致的探测方法,成为当前材料、光学、生物医学等多学科交叉领域的研究热点。结合近年来荧光纳米材料及其生物成像应用的发展趋势以及本课题组前期的研究工作基础,归纳概述了几种类型荧光纳米材料的特性,包括基于有机荧光染料的纳米颗粒、半导体量子点、碳基荧光纳米材料以及稀土掺杂上转换发光纳米材料,结合具体例子介绍了荧光纳米材料在生物医学成像中的应用,并对其发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 荧光纳米材料 半导体量子点 量子点 上转换发光纳米颗粒 生物成像
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宁波材料所在碳基荧光纳米材料研究中取得进展
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《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1014-1014,共1页
多色荧光材料,特别是单一波长可激发的三原色(红、绿、蓝)荧光材料在诸如生物成像、化学传感、全色显示及LED等领域具有非常重要的应用价值。目前市场上多色荧光材料主要以半导体/稀土/过渡金属基荧光粉、有机荧光染料及半导体量子点... 多色荧光材料,特别是单一波长可激发的三原色(红、绿、蓝)荧光材料在诸如生物成像、化学传感、全色显示及LED等领域具有非常重要的应用价值。目前市场上多色荧光材料主要以半导体/稀土/过渡金属基荧光粉、有机荧光染料及半导体量子点为主, 展开更多
关键词 荧光材料 纳米材料研究 半导体量子点 全色显示 生物成像 金属 荧光染料 化学传感 上转换发光
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铁铝土泥浆包覆与淬灭强化荔枝木炭化物的碳固存率
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作者 校亮 吴静华 +2 位作者 李文瀚 李悦诗 袁国栋 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期214-221,共8页
生物质炭作为一种富碳多孔材料,具有固碳、减污和培肥等多重功效。基于当前限氧高温热裂解制炭技术及炭改性方法,该研究以亚热带地区常见的荔枝木为原材料、选取铁铝土制成泥浆,通过泥浆包覆和淬灭实现生物质“自限氧”和“水”淬灭,探... 生物质炭作为一种富碳多孔材料,具有固碳、减污和培肥等多重功效。基于当前限氧高温热裂解制炭技术及炭改性方法,该研究以亚热带地区常见的荔枝木为原材料、选取铁铝土制成泥浆,通过泥浆包覆和淬灭实现生物质“自限氧”和“水”淬灭,探讨铁铝土泥浆在荔枝木炭化过程中的作用及其对炭质的影响机理。结果表明:铁铝土泥浆包覆和淬灭制得的荔枝木炭的碳含量和碳固存率最高,分别为83.5%和83.9%,较无包覆水淬灭炭品的碳含量和碳固存率提高了16.7和37.8个百分点。扫描电镜-能谱分析的结果表明,铁铝土泥浆包覆和淬灭生成的炭品的碳骨架结构规整且其表面有铁铝矿物负载。一方面,泥浆通过涂层包覆形成了包覆壳,以物理阻隔作用截留了碳(防止炭化物中的碳在持续燃烧中生成COX);另一方面,铁铝矿物在高温热裂解过程中与炭化物结合,形成了矿质(Fe/Al)-碳质复合体,实现了碳固存。研究可为生物质炭的制备提供新的便捷、廉价的技术思路,以生物质就地炭化和应用的碳负排放方案助力碳中和。 展开更多
关键词 生物质炭 固存率 铁铝土泥浆 淬灭 荔枝木
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碳包覆硅/石墨复合材料的制备及其电化学性能 被引量:3
15
作者 高天一 龚正良 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期253-261,共9页
本文以工业硅粉(600目)为原料,通过高能球磨和热解包碳方法制备了碳包覆纳米硅,在此基础上采用简单的机械球磨方法制备了碳包覆/石墨复合材料,并系统研究了碳包覆量及硅/石墨比例对碳包覆硅/石墨复合材料电化学性能的影响.与商业纳米硅... 本文以工业硅粉(600目)为原料,通过高能球磨和热解包碳方法制备了碳包覆纳米硅,在此基础上采用简单的机械球磨方法制备了碳包覆/石墨复合材料,并系统研究了碳包覆量及硅/石墨比例对碳包覆硅/石墨复合材料电化学性能的影响.与商业纳米硅粉/石墨复合材料相比,工业硅粉/石墨复合材料的循环性能及倍率性能均得到改善.通过高能球磨和热处理法得到的碳包覆材料为无定形碳和晶态硅材料的复合,所获碳包覆硅材料一次颗粒的粒径在100~200 nm左右.碳包覆量对材料的电化学性能有着重要影响,Si/C-2-1复合材料表现出高的可逆比容量、良好的倍率性能和循环稳定性,在0.1C倍率下,可逆比容量高达492.6 mA h·g^(-1),循环100周后容量保持率达85.8%,1C电流密度下放电比容量达369.7 mAh·g^(-1),为0.1C的73.9%.提高碳包覆硅/石墨复合材料中硅含量的比例可以提升其比容量,当硅含量达到20%时,Si/C-2-3复合材料在0.1C倍率下可逆比容量达到600.4 mAh·g^(-1),但材料循环性能有所下降,说明石墨在稳定硅/碳复合材料循环性能方面发挥着非常重要的作用. 展开更多
关键词 锂离子电池 负极材料 复合材料
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原位碳包覆二硫化钼用于锂离子电池负极材料 被引量:1
16
作者 靳欣 朱颖 +3 位作者 胡文浩 王辰 江丽丽 盛利志 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2021年第6期12-16,共5页
以木耳为碳源,以钼酸钠、L-半胱氨酸分别为钼源和硫源,采用水热法原位合成一种碳包覆二硫化钼(MoS2@C)复合材料,用于锂离子电池负极材料。通过透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对样品进行了系统的研究。以锂金属片为对电级,在两电... 以木耳为碳源,以钼酸钠、L-半胱氨酸分别为钼源和硫源,采用水热法原位合成一种碳包覆二硫化钼(MoS2@C)复合材料,用于锂离子电池负极材料。通过透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对样品进行了系统的研究。以锂金属片为对电级,在两电极电池体系中进行电化学性能测试。结果表明:所制备的MoS2@C复合材料具有多孔碳包覆的结构和良好的电化学性能。MoS2@C展示出高的可逆容量(电流密度为0.1 A/g,容量为829.6 mAh/g),卓越的倍率特性(电流密度为2.0 A/g,容量为538.3 mAh/g)和良好的循环稳定性(电流密度为0.5 A/g时经过200次循环后,放电比容量保持率达94%)。所提出的策略还可进一步推广到其他过渡金属硫化物,用于超级电容器、钠离子电池和钾离子电池等储能领域。 展开更多
关键词 二硫化钼 生物 复合材料 锂离子电池
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车用动力锂离子电池纳米硅/碳负极材料的制备技术与发展 被引量:10
17
作者 赵立敏 王惠亚 +3 位作者 解启飞 邓秉浩 张芳 何丹农 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期26-35,共10页
随着环境问题和能源问题的日益突出,传统汽车逐渐走向新能源化。锂离子电池具有放电电压平台高、自放电小、环境友好等优点,被认为是最有前景的新能源汽车动力之一。然而,随着人们对新能源汽车续航能力要求的逐渐提高,进一步提高汽车动... 随着环境问题和能源问题的日益突出,传统汽车逐渐走向新能源化。锂离子电池具有放电电压平台高、自放电小、环境友好等优点,被认为是最有前景的新能源汽车动力之一。然而,随着人们对新能源汽车续航能力要求的逐渐提高,进一步提高汽车动力电池的能量密度成为当今社会研究的热点。目前,商业化车用动力锂离子电池的正极材料以磷酸铁锂(LiFePO4)和三元材料(Li(Nix Coy Mn1-x-y)O)为主,负极以石墨为主,其能量密度仅为200~300 Wh·kg^-1。因此,提高汽车动力电池的能量密度,研发高能量密度的正负极材料是动力电池的研究方向之一。硅具有4200 mAh·g^-1的超高理论比容量,是制备车用高能量密度型锂离子电池最有前景的负极材料之一。然而,硅在充放电反应中的剧烈体积变化严重阻碍了其商业应用。硅采用合金化反应方式储存锂离子,合金化反应在提供高比容量的同时伴随着300%的体积膨胀。剧烈的体积变化导致活性物质脱落、SEI膜持续形成等问题,进而导致实际使用时电池容量的快速衰减。此外,纯硅属于半导体,本征载流子浓度很低,无法满足电极对导电性的要求。解决上述问题最常用的方法有以下三种:(1)硅的纳米化。锂离子在固体中的扩散较为困难,在外加电场作用下,锂离子在硅中的扩散速度依然很慢。通过硅纳米化的方式可以缩短锂离子从硅表面到中心的扩散距离,有效缩短电池充电时间。(2)硅/碳复合。碳材料具有良好的循环稳定性和导电性,将硅与碳复合,碳可以缓冲硅在合金化反应中剧烈的体积变化,提高整个负极的电子电导率,外层碳壳能阻止硅和电解液的直接接触,形成稳定的SEI膜。(3)微观结构设计。中空核-壳结构、3D多孔结构等特殊结构可以缓解硅的体积膨胀效应,有效抑制电极材料的脱落。研究中经常综合使用上述三种方法来制备高性能纳米硅/碳负极材料,如3D多孔纳米硅/碳材料、中空核-壳纳米硅/碳材料等。本文先阐述了硅锂合金的电化学反应机理与容量衰减的原因,以及纳米硅的制备方法,然后从表面包覆、结构制备、掺杂、MOFs改性等方面对硅/碳复合材料的常见修饰方法进行了综述,并进一步分析了中空核-壳结构、多孔结构等在提高电化学性能上的优势。最后,本文总结了纳米硅/碳作为负极材料的优点与当前遇到的问题,归纳并分析了不同包覆材料、不同包覆方法和不同离子掺杂带来的性能差异及原因,提出未来纳米硅/碳产业化道路上的关键突破点,并展望了其在纯电动汽车领域的应用前景。 展开更多
关键词 硅/负极 锂离子电池 高能量密度 掺杂 材料
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钠离子电池钒基磷酸盐正极材料改性研究进展 被引量:1
18
作者 李丕栾 陈紫莹 +2 位作者 管联玉 丁翔 黄春榕 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1736-1745,共10页
钒基磷酸盐(Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3))正极材料具有快速离子迁移和稳定的NASICON结构,因此具有较好的循环性能。但其电子电导率低,极大限制了放电容量和电池能量密度。综述了掺杂和包覆技术对Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)正极材料的改性,分... 钒基磷酸盐(Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3))正极材料具有快速离子迁移和稳定的NASICON结构,因此具有较好的循环性能。但其电子电导率低,极大限制了放电容量和电池能量密度。综述了掺杂和包覆技术对Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)正极材料的改性,分析了单离子掺杂、共掺杂以及包覆对Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)的界面性质、结构稳定性和电化学性能产生的作用,阐述了不同离子掺杂或包覆后结构/界面改变和电化学性能之间的构效关系。掺杂和包覆后的钒基正极材料都表现出更加优异的结构稳定性和电化学性能,为新一代高能量密度钠离子电池的研究提供参考。 展开更多
关键词 钠离子电池 磷酸盐 正极材料 单离子掺杂 共掺杂 氧化物
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多孔硅碳复合材料的制备及性能改善
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作者 蒋世用 钟宽 +1 位作者 詹世英 姚骏 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第9期1692-1697,共6页
硅基负极材料存在体积膨胀、表面稳定性差和导电性低的问题。通过硅形貌调控、立体导电网络构筑、多孔结构构造和碳包覆的方法,制备了多孔硅碳复合材料。基于硅不同晶面离解能的不同,球磨获得硅纳米片。将含硅纳米片、碳纳米管(CNT)和... 硅基负极材料存在体积膨胀、表面稳定性差和导电性低的问题。通过硅形貌调控、立体导电网络构筑、多孔结构构造和碳包覆的方法,制备了多孔硅碳复合材料。基于硅不同晶面离解能的不同,球磨获得硅纳米片。将含硅纳米片、碳纳米管(CNT)和石墨的浆料,喷雾干燥,获得硅纳米片和CNT自组装形成多孔结构。对多孔结构进行液相碳包覆,使多孔结构内的纳米硅和整个多孔结构表面形成碳包覆层,获得多孔硅碳复合材料。扣电测试显示,该材料可逆比容量为1000.8 mAh/g,首次循环效率高达93.9%,全电测试显示优异的1 C特性和较好的循环稳定性,这主要得益于立体导电网络的构建、多孔结构的构造和双重碳包覆的形成,提高了硅基材料的导电性,缓解了体积膨胀,提高了表面稳定性。 展开更多
关键词 复合材料 纳米材料 多孔结构
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碳包覆金属钴催化肉桂醛加氢性能研究
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作者 张新驰 葛莹 +3 位作者 盛滢嬴 陈霄 梁长海 田福平 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期151-156,163,共7页
以一水柠檬酸和六水硝酸钴为原料,采用水热-碳化联合法制备碳包覆纳米金属钴催化剂。通过调变原料比例和碳化温度,得到优选催化剂Co-CA_(2.5)-500。将制备的催化剂用于肉桂醛选择加氢反应,表现出优异的催化性能,在70℃、2 MPa H_(2)条件... 以一水柠檬酸和六水硝酸钴为原料,采用水热-碳化联合法制备碳包覆纳米金属钴催化剂。通过调变原料比例和碳化温度,得到优选催化剂Co-CA_(2.5)-500。将制备的催化剂用于肉桂醛选择加氢反应,表现出优异的催化性能,在70℃、2 MPa H_(2)条件下,以9 mL EtOH+1 mL H_(2)O为溶剂反应2 h,肉桂醛转化率为75.1%,肉桂醇选择性为64.7%。表征结果表明,Co-CA_(2.5)-500的高催化性能与碳载体发达的孔道结构和活性金属钴的高度分散有关。 展开更多
关键词 肉桂醛 肉桂醇 加氢 催化剂
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