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建立多种培养方式并存的人才培养体系的思考与实践--以广东工业大学材料与能源学院为例
1
作者 胡垚 《教育界（高等教育）》 2014年第6期94-94,98,共2页
本文在分析当前珠三角地区的经济发展形势和人才发展战略的基础上，提出了建立多种培养方式并存的人才培养体系的改革方案，并就广东工业大学材料与能源学院近几年在本科教育教学方面所做的探索、实践工作和取得的成果做了介绍。
关键词 多种培养方式并存 创新人才 复合人才 产学研结合 重点学科 国际交流合作
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TiC/PE蜡复合材料在60 GHz波段的微波介电性能研究
2
作者 张魁才 曾樊升 +4 位作者 余振华 陈嘉 肖全能 曾国勋 殷陶 《材料研究与应用》 2025年第1期118-128,共11页
随着毫米波技术的快速发展,60 GHz毫米波段在通信、雷达、遥感等领域展现出巨大的应用潜力。然而,60 GHz波段的波长短,在传播过程分布效应明显,信号容易受到干扰。为解决该问题,开发一种高效的毫米波吸波材料具有重要意义。由于TiC具备... 随着毫米波技术的快速发展,60 GHz毫米波段在通信、雷达、遥感等领域展现出巨大的应用潜力。然而,60 GHz波段的波长短,在传播过程分布效应明显,信号容易受到干扰。为解决该问题,开发一种高效的毫米波吸波材料具有重要意义。由于TiC具备较好的介电性能、较大的介电损耗值及良好的电磁波吸收特性,因此对TiC粉体及其复合材料在60 GHz毫米波段的微波吸收性能进行了研究。探究TiC粉体填充比例(质量分数)和热处理温度对TiC/PE复合材料复介电常数和微波吸收性能的影响,并通过X射线物相分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和激光粒度仪(LPS)分别对样品进行表征。实验结果表明,随着TiC粉末质量分数的增加复合材料的复介电常数增大,热处理温度可以调节复合材料的微波吸收性能。当TiC质量分数为75%时,复合材料的复介电常数实部(ε′)为11.19—12.60、复介电常数虚部(ε″)为3.33—3.91,在厚度0.30 mm处最小反射损耗(RLmin)可达-24.20 dB,厚度为0.35 mm时相应的最大有效吸收带宽(EAB)可达15.50 GHz。当热处理温度为200℃时,TiC/PE复合材料的ε′为14.45—16.54、ε″为5.56—6.44,在厚度0.30 mm处RLmin可达-19.18 dB,而EAB可达16.83 GHz;当热处理温度为325℃时,TiC粉末发生氧化开裂,其ε′为10.67—11.05、ε″为0.86—1.19,在厚度2.15 mm处RLmin可达-48.28 dB,当厚度为1.10 mm时EAB可达5.50 GHz。通过调整TiC粉体的质量分数和热处理温度,可以达到调控复介电常数的目的,使TiC粉末复合材料的EAB保持在较大的频率范围内。TiC粉末复合材料在60 GHz毫米波段表现出良好的微波吸收性能,为毫米波段微波吸收材料的设计提供了重要参考。 展开更多
关键词 TIC 粉末 热处理 复合材料 60 GHz波段 介电性能 微波吸收性能 吸波材料
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锌钴双金属普鲁士蓝类似物/还原氧化石墨烯复合材料的制备与吸波性能的研究
3
作者 高恒 张海燕 《材料研究与应用》 2025年第1期129-135,共7页
随着无线通信技术进入5G阶段,人们的生活变得更加便利。然而,无线通信带来的电磁波污染对电子产品的干扰及对人们身体健康的危害不容忽视。为了解决这一问题,科学家致力于研发质量轻、厚度薄、吸收电磁波频率范围宽和吸波能力强的电磁... 随着无线通信技术进入5G阶段,人们的生活变得更加便利。然而,无线通信带来的电磁波污染对电子产品的干扰及对人们身体健康的危害不容忽视。为了解决这一问题,科学家致力于研发质量轻、厚度薄、吸收电磁波频率范围宽和吸波能力强的电磁波吸收材料。普鲁士蓝类似物(PBA)作为金属有机框架(MOF)之一,有着成分可调、容易制备等特点,目前在微波吸收领域已经成为了研究热点。由于单一MOF无法构建导电网络,限制了其在吸波领域中应用,将MOF与低维材料复合是解决该问题的有效策略。基于此,采用共沉淀法初步合成锌钴双金属PBA,再以该类似物和氧化石墨烯(GO)作为前驱体,通过简单的水热反应、冷冻干燥及热处理工艺,成功合成了锌钴双金属普鲁士蓝类似物/还原氧化石墨烯(ZnO/CoO/Co@rGO)气凝胶复合材料。ZnO/CoO/Co@rGO气凝胶复合材料以三维还原氧化石墨烯(rGO)气凝胶为骨架,锌钴双金属PBA衍生的ZnO/CoO/Co复合物负载骨架之上,克服了单一MOF无法产生导电网络的问题,同时还降低了材料的密度,提升了阻抗匹配。ZnO/CoO/Co@rGO气凝胶复合材料的电磁参数,可以通过改变锌钴双金属PBA和GO的质量比进行调控。在锌钴双金属PBA与GO的质量比为3∶1,且ZnO/CoO/Co@rGO气凝胶复合材料与石蜡质量比仅为1∶9的情况下,该复合材料在频率2—18 GHz下展示了良好的微波吸收性能,最小反射损耗达到-54.5 dB,而最大有效吸收带宽为6.38 GHz。证明,ZnO/CoO/Co@rGO是一种具有潜力的微波吸收材料,进一步拓宽了MOF基吸波材料的研究范围。 展开更多
关键词 金属有机框架 普鲁士蓝类似物 气凝胶 微波吸收 还原氧化石墨烯 氧化锌 钴 氧化钴
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TP-COFs/Pb_(3)(CO_(3))_(2)(OH)_(2)复合材料二氧化碳还原光催化剂的构筑及性能研究
4
作者 温东炼 林昭勇 卜冬蕾 《材料研究与应用》 2025年第1期148-154,共7页
光催化二氧化碳还原是将二氧化碳转化为燃料或化工原料,以应对环境污染与能源危机的一种可持续有效策略。然而,该过程中的还原产物选择性较低这一问题亟待解决。共价有机框架(COFs)材料,因具有高比表面积、高孔隙率、结构可调性和强可... 光催化二氧化碳还原是将二氧化碳转化为燃料或化工原料,以应对环境污染与能源危机的一种可持续有效策略。然而,该过程中的还原产物选择性较低这一问题亟待解决。共价有机框架(COFs)材料,因具有高比表面积、高孔隙率、结构可调性和强可见光吸收能力等优势,近年来在光催化领域中受到广泛的关注。由于COFs材料缺少二氧化碳还原所需的活性位点,因此限制了其实际应用。碱式碳酸铅(Pb_(3)(CO_(3))_(2)(OH)_(2))作为一种高选择性电催化剂,可有效地将二氧化碳还原生成甲酸盐,并将其引入COF体系中,从而提升体系的催化性能。首先在无氧高温条件下,采用油浴法合成TP-COFs,然后通过原位光化学与湿化学反应,将Pb_(3)(CO_(3))_(2)(OH)_(2)负载于TP-COFs上,最终制备出TP-COFs/Pb_(3)(CO_(3))_(2)(OH)_(2)复合材料。利用X射线衍射和扫描电子显微镜对TP-COFs/Pb_(3)(CO_(3))_(2)(OH)_(2)复合材料进行表征,发现该复合材料为两相良好接触的片状材料;通过微量气体分析系统配备气相色谱仪测试发现,该复合材料在二氧化碳还原制甲酸盐的过程中表现出优异的效率和选择性,甲酸盐产率高达28.5 mmol·g^(-1)·h^(-1),选择性超过99%。光催化二氧化碳还原制备甲酸盐的策略,为未来开发高效光催化提供了重要参考,并为实现二氧化碳资源利用开辟了新路径。 展开更多
关键词 光催化 二氧化碳还原 甲酸盐 共价有机框架 碱式碳酸铅 活性位点 复合材料 非贵金属
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工业炉用Na_2SO_4/SiO_2复合蓄热材料的研究 被引量：12
5
作者 李爱菊 张仁元 柯秀芳 《材料导报》 EI CAS CSCD 2003年第11期69-71,共3页
为改善工业炉高温烟气佘热回收设备中蓄热材料的性能,本研究成功地研制了Na_2SO_4/SiO_2显热/潜热复合蓄热材料,并讨论了烧结温度和时间、成形压力、添加剂等因素对复合蓄热材料热物性、致密度和抗压强度的影响。这种复合蓄热材料继承... 为改善工业炉高温烟气佘热回收设备中蓄热材料的性能,本研究成功地研制了Na_2SO_4/SiO_2显热/潜热复合蓄热材料,并讨论了烧结温度和时间、成形压力、添加剂等因素对复合蓄热材料热物性、致密度和抗压强度的影响。这种复合蓄热材料继承了传统蓄热材料的优点,同时又结合了相变材料的长处,克服了二者的不足,从而具有稳定性好、蓄放热快和蓄热密度高的性能。 展开更多
关键词 工业炉 Na2SO4/SiO2复合蓄热材料 稳定性 抗压强度 相变材料
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短切碳纤维增强MC尼龙复合材料的制备与性能 被引量：1
6
作者 林嘉恩 张鹏 +4 位作者 杨玉婧 麦振宇 张功武 程永奇 章争荣 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期84-90,143,共8页
MC尼龙是一种已得到广泛应用的重要的工程塑料,但存在尺寸稳定性较差、热稳定性不高和重载下强度欠佳等缺点。本研究采用短切碳纤维(SCF)作为改性剂,探索研究了SCF/MC尼龙复合材料的制备工艺,研究了不同的SCF含量对复合材料密度、转化... MC尼龙是一种已得到广泛应用的重要的工程塑料,但存在尺寸稳定性较差、热稳定性不高和重载下强度欠佳等缺点。本研究采用短切碳纤维(SCF)作为改性剂,探索研究了SCF/MC尼龙复合材料的制备工艺,研究了不同的SCF含量对复合材料密度、转化率、机械性能、摩擦性能及结晶度的影响。结果表明:在0~20%SCF含量范围内,复合材料的密度及拉伸强度表现为先增大后减少;转化率和冲击强度为20%SCF复合材料最为突出;而摩擦系数、磨损量在加入SCF后呈现先减少后增加的趋势。在10%SCF含量时,材料表现出较好的摩擦性能,同时结晶温度增大到182.95℃,结晶度为35.57%。研究结果证实通过添加适当比例的SCF改性剂可以有效改善MC尼龙的性能,这为进一步开发满足某些特殊螺旋传动下的新型复合材料做了有益尝试。 展开更多
关键词 MC尼龙 短切碳纤维 复合材料 性能
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电化学氧化/硅烷偶联剂处理碳纤维表面增强聚氨酯基复合材料的性能研究 被引量：2
7
作者 刘佳伟 叶豪 +5 位作者 刘颖隆 刘英丽 许晓茹 陈智聪 王陈鹏 梁波 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期113-118,123,共7页
通过两步法制备了改性碳纤维/聚氨酯复合材料。探究了电化学氧化处理法与表面涂层法相结合的一种新型改性方法对碳纤维增强聚氨酯基复合材料性能的影响。通过对碳纤维进行电化学氧化在表面引入含氧官能团,改善碳纤维表面活性。随后向电... 通过两步法制备了改性碳纤维/聚氨酯复合材料。探究了电化学氧化处理法与表面涂层法相结合的一种新型改性方法对碳纤维增强聚氨酯基复合材料性能的影响。通过对碳纤维进行电化学氧化在表面引入含氧官能团,改善碳纤维表面活性。随后向电化学氧化改性的碳纤维施加硅烷偶联剂溶液,在修复碳纤维表面损伤的同时通过化学反应将碳纤维与聚氨酯桥接在一起,提高碳纤维与聚氨酯界面结合性能。结果表明:经电化学氧化/硅烷偶联剂处理后的复合材料对比原始碳纤维聚氨酯复合材料及仅电化学氧化碳纤维聚氨酯复合材料抗拉性能分别提高了83.5%与73.5%,力学性能提升显著。 展开更多
关键词 硬质聚氨酯 碳纤维 电化学氧化 硅烷偶联剂
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氧化锂基复合正极补锂材料的制备及对电池电化学性能的影响 被引量：1
8
作者 谢宇 曾林勇 +1 位作者 傅焰鹏 施志聪 《材料研究与应用》 CAS 2024年第2期215-224,共10页
锂离子电池在首次充放电过程中,其负极表面形成的固态电解质界面(SEI)膜会消耗部分正极材料的活性锂,导致不可逆的容量损失,降低锂离子电池能量密度。为解决此问题,选用氧化锂作为牺牲锂盐以补偿锂离子电池的首次不可逆容量损失,提高电... 锂离子电池在首次充放电过程中,其负极表面形成的固态电解质界面(SEI)膜会消耗部分正极材料的活性锂,导致不可逆的容量损失,降低锂离子电池能量密度。为解决此问题,选用氧化锂作为牺牲锂盐以补偿锂离子电池的首次不可逆容量损失,提高电池容量和循环性能。通过将催化剂LiMnO_(2)、Li_(2)O和导电炭黑(SP)按一定质量比研磨混合,制备了Li_(2)O基正极补锂材料LiMnO_(2)/Li_(2)O/SP。为研究其补锂性能,选用磷酸铁锂作为正极,石墨作为负极,TCGG-Si作为电解液,组装了2032扣式全电池,通过充放电测试,研究了该正极补锂材料对电池电化学性能的影响。结果表明,当LiMnO_(2)/Li_(2)O/SP的质量分数分别为50%、45%和5%时,在10 mA·g^(-1)的电流密度下充电至4.3 V,LiMnO_(2)/Li_(2)O/SP复合材料的首次充电比容量可达526.5 mAh·g^(-1),首次库伦效率为14.63%,其在首次充电过程中分解释放活性锂的过程是不可逆的,并在第4次后完全丧失容量,说明Li_(2)O/LiMnO_(2)/SP复合材料可以作为补锂材料添加到正极材料中。将质量分数为3.6%的Li_(2)O/LiMnO_(2)/SP复合材料加入到磷酸铁锂半电池中,半电池的首次充电比容量为186.5 mAh·g^(-1),相较LiFePO_(4)比容量(166.8 mAh·g^(-1))提高了19.7 mAh·g^(-1),说明补锂剂已发挥作用,该部分多余的容量可用于形成石墨SEI膜。将Li_(2)O/LiMnO_(2)/SP添加到磷酸铁锂-石墨全电池体系中作为正极补锂剂,不仅可补偿石墨负极的首次不可逆容量损失,还可提高全电池的循环性能。全电池的首次可逆容量为158.2 mAh·g^(-1),循环100次的可逆比容量为108.0 mAh·g^(-1);相较于未添加情况,全电池首次充电比容量增加了12.9 mAh·g^(-1),可逆比容量提高了11.6 mAh·g^(-1),经100次循环后容量保持率提升了13.90%。 展开更多
关键词 正极补锂 亚锰酸锂 氧化锂 锂离子电池 导电炭黑 电化学性能 固态电解质界面(SEI) 充放电
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铝基金属相变材料储热研究进展 被引量：1
9
作者 余乐瑶 张五可 +1 位作者 毛凌波 谭桂斌 《世界有色金属》 2024年第4期4-8,共5页
高温储热技术有一定的应用场景,但相较于中低温储热技术空白较多,有着较大的研究潜力。其中,具有高熔点、高相变潜热、高热导率的优异热学性能以及良好的力学性能的铝基金属作为相变储热材料是当前高温储热行业的热点研究对象,但也存在... 高温储热技术有一定的应用场景,但相较于中低温储热技术空白较多,有着较大的研究潜力。其中,具有高熔点、高相变潜热、高热导率的优异热学性能以及良好的力学性能的铝基金属作为相变储热材料是当前高温储热行业的热点研究对象,但也存在高温腐蚀性强的问题,尚未实现大规模应用。因此,对铝基金属相变材料的研究现况进行总结非常必要。本文对近5年相关文献进行探讨,概述了铝基金属作为相变材料的性能,包括微胶囊法、混合烧结法的主流制备方法,以及材料的应用的设计和数值模拟等三个方面的研究进展,对铝基金属相变材料的未来研究方向作出了展望,为铝基金属作为相变材料在储热技术上的应用提供参考。 展开更多
关键词 相变材料 铝基金属 高温储热
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离子磁控溅射方式对不同表面性质材料扫描电子显微镜(SEM)图像的影响
10
作者 李海霞 叶韫 +4 位作者 江煜堎 陶丽丽 杨亿斌 殷陶 孙志鹏 《材料保护》 CAS CSCD 2024年第12期107-113,共7页
旨在探讨离子磁控溅射仪的条件参数对不同表面性质非导电材料扫描电子显微镜(SEM)图像的影响,研究溅射靶材、溅射时间和溅射次数等不同离子磁控溅射条件的优缺点和使用范围。结果表明:黄金靶材连续性好,金晶粒成核性大,溅射动能较大,易... 旨在探讨离子磁控溅射仪的条件参数对不同表面性质非导电材料扫描电子显微镜(SEM)图像的影响,研究溅射靶材、溅射时间和溅射次数等不同离子磁控溅射条件的优缺点和使用范围。结果表明:黄金靶材连续性好,金晶粒成核性大,溅射动能较大,易造成样品表面热损耗,金晶粒贴附在样品表面,故黄金靶材适合低倍率SEM图像观察(<10000)以及样品表面具有一定硬度的材料;铂金靶材连续性差,铂晶粒成核小,溅射动能较小,易嵌入样品表面形成形貌骨架支撑,适合高倍率SEM图像观察(>30000)以及大部分非导电材料;采用少时多次离子磁控溅射方法,适当减少溅射次数不仅可以削弱金膜对材料形貌和结构的影响,而且还可以节约资源保护环境。该结果为科研工作者科学、真实地分析样品的SEM图像提供了试验指导意见。 展开更多
关键词 扫描电子显微镜 离子磁控溅射 非导电材料 表面性质 图像
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无钴富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)的表面改性及电化学性能研究
11
作者 朱守聪 施志聪 《材料研究与应用》 CAS 2024年第2期241-247,共7页
无钴富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)因高比容量、低成本等优点备受关注,是极具潜力的下一代锂离子电池正极材料。然而,Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)材料存在首次库伦效率低、倍率性能差及容量衰减等问题,限制了其进... 无钴富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)因高比容量、低成本等优点备受关注,是极具潜力的下一代锂离子电池正极材料。然而,Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)材料存在首次库伦效率低、倍率性能差及容量衰减等问题,限制了其进一步发展。为解决此问题,采用柠檬酸溶液表面处理结合再重新煅烧方法,通过在其表面包覆一层尖晶石相,对Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)开展了表面改性研究,并对改性前后样品进行物理表征和电化学测试分析。结果表明,改性前后的Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)正极材料,形貌基本一致,均为尺寸100—400 nm的不规则颗粒,改性后的粉末颗粒边缘略有不平整。使用柠檬酸溶液表面处理后,Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)材料形成了内部为层状相、表面为尖晶石相的结构。尖晶石相的存在不仅为锂离子扩散提供了三维离子扩散通道、提高倍率性能,还可充当正极材料表面与电解液间的保护层,提高首次库伦效率,改善循环性能。改性后的Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)的首次库伦效率为92.4%,可逆比容量为292 mAh·g^(-1),与改性前相比分别提高了13.8%和22 mAh·g^(-1),并且在不同倍率下的可逆比容量和长循环容量保持率均有明显提升,表明其具有更好的倍率性能和更优的循环稳定性能。本研究提出了一种无钴富锂锰基正极材料表面改性方法,该改性方法操作简单、效果明显,可应用于不同组分的富锂正极材料,为富锂锰基正极材料的进一步发展提供了新的思路。 展开更多
关键词 锂离子电池 富锂正极材料 富锂锰基正极材料 表面改性 首次库伦效率 尖晶石相 电化学性能 可逆比容量
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多金属氧酸盐功能化金属有机框架材料的制备、吸附催化性能及在锂硫电池中的应用 被引量：1
12
作者 郭思嘉 卢海斌 谢琳 《材料研究与应用》 CAS 2024年第3期455-462,共8页
锂硫电池因优异的理论比容量(1675 mAh∙g^(−1))和能量密度(2600 Wh∙kg^(−1)),以及活性物质硫储量丰富、环境友好和低成本等优点,有望成为下一代储能电池。然而,在锂硫电池充放电过程中,可溶性多硫化锂极易溶解于电解液,导致氧化还原反... 锂硫电池因优异的理论比容量(1675 mAh∙g^(−1))和能量密度(2600 Wh∙kg^(−1)),以及活性物质硫储量丰富、环境友好和低成本等优点,有望成为下一代储能电池。然而,在锂硫电池充放电过程中,可溶性多硫化锂极易溶解于电解液,导致氧化还原反应缓慢,且在溶度差作用下扩散到负极参与副反应,从而不可逆地降低了活性材料的含量,进而使锂硫电池出现放电容量低、容量衰减较快等问题。金属有机框架材料是一类以金属或金属团簇为中心、有机配体为连接单元,在共价键的作用下自组装形成的多孔晶体材料,具有较大的比表面积、高孔隙率和高度有序的孔结构及结构可调性等优点,且可被有效人为设计功能化特性。因此,设计了一种具有孔道缺陷的多金属氧酸盐功能化金属有机框架材料(Fe-NENU-5),用作高性能锂硫电池正极的硫载体。Fe-NENU-5的孔道缺陷,一方面可提供载硫与多硫化锂反应的空间,另一方面可使得缺陷孔道内的多金属氧酸盐能够有效吸附和催化转化多硫化锂,从而极大抑制了多硫化锂的穿梭效应,提高了活性物质的利用率。Fe-NENU-5/S正极所构建的锂硫电池在倍率性能和循环稳定性方面远优于NENU-5/S的锂硫电池,在电流密度1 C下循环500次后的放电比容量仍有617 mAh∙g^(−1)。此外,在高载量4.7 mg·cm^(−2)下,锂硫电池放电容量可达3.1 mAh·cm^(−2)。本研究为满足日益增长的能源储能需求,解决锂硫电池放电容量差及循环寿命低的问题提供了理论依据。 展开更多
关键词 金属有机框架材料 多金属氧酸盐 锂硫电池 穿梭效应 催化 吸附 正极 高载量
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Nb掺杂改性LiNiO_(2)正极材料的制备及电化学性能研究
13
作者 孟祥聪 刘丽英 《材料研究与应用》 CAS 2024年第2期207-214,共8页
高镍层状氧化物LiNiO_(2)具有高理论比容量和相对低廉价格,被认为是下一代锂离子动力电池的正极材料之一。当LiNiO_(2)正极材料应用于锂离子电池时,其循环稳定性无法满足要求,需经改性后才能得以应用。采用固相法合成了Nb掺杂的层状LiNi... 高镍层状氧化物LiNiO_(2)具有高理论比容量和相对低廉价格,被认为是下一代锂离子动力电池的正极材料之一。当LiNiO_(2)正极材料应用于锂离子电池时,其循环稳定性无法满足要求,需经改性后才能得以应用。采用固相法合成了Nb掺杂的层状LiNi_(1-x)Nb_(x)O_(2)(x=0.005、0.01、0.015)正极材料,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线能谱等测试手段,分析了Nb掺杂量(摩尔百分比)对其晶体结构、微观形貌及元素分布的影响,并通过恒电流间歇滴定和交流阻抗测试研究了其电化学性能。结果表明,随着Nb元素掺杂量的提高,LiNi_(1-x)Nb_(x)O_(2)材料的晶格晶面间距逐渐扩大,一次颗粒尺寸逐渐减小。在LiNiO_(2)材料中引入Nb^(5+)离子,提高了LiNi_(1-x)Nb_(x)O_(2)材料的锂离子扩散系数,并通过稳定晶体结构,抑制了Nb掺杂材料在充放电过程中的相变,有利于其电化学性能的提升。当Nb掺杂量为1%时,LiNi_(1-x)Nb_(x)O_(2)材料表现出较好的倍率性能,在10 C大电流密度下的放电比容量高达134.1 mAh·g^(-1);随着Nb掺杂量的增加,LiNi_(1-x)Nb_(x)O_(2)材料循环稳定性同步提升,当Nb掺杂量为1.5%时,LiNi_(1-x)Nb_(x)O_(2)材料经150次循环后的容量保持率为73.3%,远高于未掺杂LiNiO_(2)样品的36.2%。表明,Nb掺杂可改善LiNiO_(2)正极材料的晶体结构和电化学性能,为其在下一代锂离子动力电池的应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 锂离子电池 LiNiO_(2)正极材料 Nb掺杂改性 xNb_(x)O_(2) 固相法 掺杂量 电化学性能 容量保持率
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金属-有机框架材料基固态电解质快离子导体的功能化设计及其在锂金属电池中的应用
14
作者 陈俊硕 欧阳远 《材料研究与应用》 CAS 2024年第6期1010-1015,共6页
固态电池与传统的锂离子电池和液态电池相比,在提高能量密度和安全性方面具有更大的潜力。然而,现有的固态电解质在提升电导率和克服锂枝晶产生等问题时遇到不少挑战。为解决此问题,选用MIL-101(Cr)的金属-有机框架材料(Metal-organic f... 固态电池与传统的锂离子电池和液态电池相比,在提高能量密度和安全性方面具有更大的潜力。然而,现有的固态电解质在提升电导率和克服锂枝晶产生等问题时遇到不少挑战。为解决此问题,选用MIL-101(Cr)的金属-有机框架材料(Metal-organic framework,MOF)作为主体材料,将高电导率的有机单体1,3-二氧戊环(DOL)负载在MIL-101(Cr)上,设计制备了一种新型固态电解质。该方法不仅解决了DOL电化学稳定性差的问题,还充分利用了MIL-101(Cr)富含不饱和金属位点的特点,限制了阴离子的自由移动,加速了锂离子的解离过程,从而提升锂离子迁移数。结果表明,MIL-101(Cr)@DOL材料表现出优异的离子电导率(0.92 mS·cm^(-1)),稳定的电化学窗口(4.65 V)和较高的锂离子迁移数(0.57)。此外,使用MIL-101(Cr)@DOL材料组装的Li//LiFePO_(4)电池也表现出了优异的倍率和循环性能,在0.2 C下经过140次循环后放电比容量仍然维持在128.9 mAh·g^(-1),容量保持率达到82.9%。将有机单体DOL负载在MIL-101(Cr)上合成的新型固态电解质的方法,对于开发新型的固态电解质材料和寻找新的离子传导机制起到了启发的作用,为提升锂金属电池性能提供了新的途径和可能性。 展开更多
关键词 金属-有机框架材料 1 3-二氧戊环 功能化设计 原位聚合 快离子导体 固态电解质 固态电池 锂金属电池
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基于联吡啶共价有机框架材料纳米片的插层结构设计及其在锂硫电池中的应用
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作者 李鑫 谢玉峰 +1 位作者 肖迎波 张琪 《材料研究与应用》 CAS 2024年第3期463-470,共8页
以单质硫为正极材料的锂硫电池(LSBs),因其高的理论比容量和能量密度,在储能领域中受到广泛地关注。然而,LSBs在充放电过程中会产生可溶性多硫化物(LiPSs),LiPSs在电极之间的穿梭效应会导致电池容量快速衰减,从而阻碍LSBs的实际应用。... 以单质硫为正极材料的锂硫电池(LSBs),因其高的理论比容量和能量密度,在储能领域中受到广泛地关注。然而,LSBs在充放电过程中会产生可溶性多硫化物(LiPSs),LiPSs在电极之间的穿梭效应会导致电池容量快速衰减,从而阻碍LSBs的实际应用。为了有效地抑制LiPSs在LSBs中的穿梭效应,设计合成了一种基于联吡啶共价有机框架(COFs)材料的纳米片(Tp-Bpy),并将其用作LSBs的多功能插层。Tp-Bpy纳米片得益于联吡啶中均匀分散的氮位点的强吸附和催化活性,以及其纳米结构可提供更多活性位点等特性,能够很好地吸附LiPSs,并对LiPSs进行催化转化,从而抑制LiPSs的穿梭效应。Tp-Bpy纳米片插层在LiPSs氧化还原反应过程中具有更快的转化动力学,以及降低液固转化过程的电化学极化特性。相较于未修饰的传统聚丙烯(PP)隔膜,Tp-Bpy纳米片插层所组装的LSBs倍率性能和循环稳定性得到明显提升。实验结果表明,以Tp-Bpy纳米片插层所组装的LSBs,在0.1 C下的放电初始容量可达1223 mAh∙g^(−1),在1 C下循环500次后的放电比容量仍有452 mAh∙g^(−1),单圈衰减率低至0.093%。Tp-Bpy纳米片插层材料已成为解决LSBs中LiPSs穿梭效应的主要研究方向之一,本研究为开发新的多功能插层提供了理论支撑。 展开更多
关键词 共价有机框架材料 联吡啶 纳米片 锂硫电池 插层 穿梭效应 倍率性能 循环稳定性
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氮掺杂碳层包覆椭球状多孔微米硅负极材料的制备及储能研究
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作者 旋瀚霖 孙京菲 +2 位作者 郑昕睿 王晟懿 罗文 《材料研究与应用》 CAS 2024年第6期969-976,共8页
硅(Si)材料因高的理论比容量(4200 mAh·g^(-1))和优异的嵌锂容量,被广泛认为是下一代锂离子电池最具有潜力的负极材料。近年来,各种纳米和微米尺度的硅材料被设计和合成,如纳米硅线、空心球等。相比于昂贵的纳米硅材料,微米硅材料... 硅(Si)材料因高的理论比容量(4200 mAh·g^(-1))和优异的嵌锂容量,被广泛认为是下一代锂离子电池最具有潜力的负极材料。近年来,各种纳米和微米尺度的硅材料被设计和合成,如纳米硅线、空心球等。相比于昂贵的纳米硅材料,微米硅材料因容量高和成本低,逐渐成为锂离子电池负极材料的重要研究方向。然而,微米硅负极材料在脱嵌锂的过程中存在严重的体积膨胀和粉化问题,导致其首次库伦效率低,循环稳定性差。为此,采用两次酸刻蚀法和原位聚合反应,以微米铝硅合金球为原料,制备了氮掺杂碳层包覆的椭球状多孔微米硅(CPSi@C_(N))复合材料。结果表明,CPSi@C_(N)的多孔结构有效缓解了硅在循环中的体积膨胀,促进了离子传输。说明,表面纳米碳层能调控CPSi@C_(N)复合材料的体积膨胀,减少副反应,从而提高了循环稳定性。同时,氮元素的掺杂进一步提升了碳层的离子传输性能和导电性,增加了活性位点。作为锂离子电池负极材料CPSi@C_(N),其在2.4 mg·cm^(-2)的负载量和1.0 A·g^(-1)的电流密度下循环100次,比容量仍保持为705.16 mAh·g^(-1)、首次库伦效率达到80%,在5.0 A·g^(-1)的电流密度下比容量为429.97 mAh·g^(-1),当恢复至小电流0.2 A·g^(-1)时容量恢复率达92%。表明,所制备的CPSi@C_(N)负极材料,具有高的首次库伦效率、优良的倍率性能和循环稳定性,在电动汽车和储能设备等领域的应用前景广阔。 展开更多
关键词 微米硅 负极材料 酸刻蚀 原位聚合 多孔结构 纳米碳层 氮掺杂 锂离子电池
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基于氟化金属-有机框架材料的功能化隔膜设计及其在锂金属电池中的应用
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作者 李迪雄 肖迎波 《材料研究与应用》 CAS 2024年第6期985-991,共7页
开发高能量密度的锂电池是满足先进储能系统需求日益增长的关键。锂金属电池因理论比容量高而备受关注,但不均匀的锂离子通量和锂枝晶等问题限制了其进一步应用。因此,采用氟化金属-有机框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)修饰聚... 开发高能量密度的锂电池是满足先进储能系统需求日益增长的关键。锂金属电池因理论比容量高而备受关注,但不均匀的锂离子通量和锂枝晶等问题限制了其进一步应用。因此,采用氟化金属-有机框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)修饰聚丙烯(Polypropylene,PP)隔膜的新策略来克服上述挑战。通过合成氟化金属-有机框架材料,并将其涂覆在PP隔膜表面,成功制备出基于氟化金属-有机框架材料的功能化隔膜(MOF-4F@PP)。MOF-4F的电负性纳米孔道和均一多孔结构可限制溶液中阴离子的移动,并加速锂离子的传输。实验结果表明,相比于未改性的PP隔膜,MOF-4F@PP隔膜具有优异的电解液润湿性、高的离子电导率(0.96 mS·cm^(-1))和锂离子迁移数(0.62)。所以,MOF-4F@PP隔膜能实现更均匀的锂离子通量,形成更稳定的界面层,有效抑制锂枝晶的生长。电化学性能研究进一步表明,使用MOF-4F@PP隔膜组装的Li//Cu和Li//Li电池的循环寿命显著提升,实现了超过1 000 h的循环。MOF-4F@PP隔膜在锂沉积/剥离过程中展现出优异的稳定性,为锂金属电池的长期运行提供了可靠的保障。此外,采用MOF-4F@PP隔膜组装的Li//LiFePO_(4)电池也呈现出优异的倍率和循环性能,在1 C下经过200次循环后放电容量仍高达125 mAh·g^(-1)。结果表明,氟化金属-有机框架材料的功能化隔膜对调控离子的传输起到了至关重要的作用,为提升锂金属电池性能提供了新的途径和可能性。 展开更多
关键词 氟化金属-有机框架材料 聚丙烯 功能化隔膜 枝晶 锂金属负极 锂金属电池 多孔结构 离子传输
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光致异构分子修饰改性富勒烯复合材料的合成及性能研究
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作者 张哲文 黎汉江 +1 位作者 王婷 罗文 《材料研究与应用》 CAS 2024年第2期329-334,共6页
C60富勒烯为零维碳纳米材料,具有笼状空间结构和优异物化特性(如超导、光催化等),在能源、电子、医药及太阳能等领域中具有极大应用潜力。然而,C60自身特殊的分子结构决定了其本征较差的溶解性和加工性能,限制了其实际应用。因此,高效... C60富勒烯为零维碳纳米材料,具有笼状空间结构和优异物化特性(如超导、光催化等),在能源、电子、医药及太阳能等领域中具有极大应用潜力。然而,C60自身特殊的分子结构决定了其本征较差的溶解性和加工性能,限制了其实际应用。因此,高效的表面修饰和表面功能化成为C60复合材料当今的研究热点。针对传统C60复合材料制备方法需要使用有机溶剂、产率不高的现状,提出了一种简便的水相合成法,即通过表面羟基化和自由基加成反应,合成具有光敏特性的偶氮苯分子修饰的富勒烯复合材料AZOC-FC60。利用红外光谱、X射线光电子能谱、紫外可见光谱等技术,对复合材料的结构和光致异构特性进行表征。结果表明,AZOC-FC60复合材料中,AZOC与FC60为共价接枝方式,AZOC分子的功能密度约为1∶41(即每41个C原子接枝1个AZOC分子),使AZOC-FC60复合材料具有较高的功能密度。AZOC-FC60复合材料的结构与FC60类似,为球状团聚结构,但其表面凹凸不平,这是由于AZOC接枝在FC60表面所导致。通过增强分子间相互作用,提高了AZOC-FC60复合材料的光响应特性和结构稳定性,使其回复半衰期提高了4个数量级。综上研究,开发了一种工艺简便的富勒烯复合材料的水相合成法,极大拓展了该复合材料在光热存储/光催化等领域中的应用潜力。 展开更多
关键词 富勒烯 C60 表面修饰 表面功能化 水相合成 光响应特性 结构稳定性 回复半衰期
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仿生催化MOF材料的正极硫载体的设计及其在锂硫电池中的应用研究
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作者 曾清涵 杨俊桦 李庆华 《材料研究与应用》 CAS 2024年第6期977-984,共8页
锂硫电池(LSBs)以1675 mAh·g^(-1)的高理论比容量和2600 Wh·kg^(-1)的高理论能量密度,被视为未来储能体系的有力竞争者。然而,LSBs在充放电过程中所产生的穿梭效应,导致多硫化物(LiPSs)在电解液中溶解和正极活性物质损失,从... 锂硫电池(LSBs)以1675 mAh·g^(-1)的高理论比容量和2600 Wh·kg^(-1)的高理论能量密度,被视为未来储能体系的有力竞争者。然而,LSBs在充放电过程中所产生的穿梭效应,导致多硫化物(LiPSs)在电解液中溶解和正极活性物质损失,从而引发容量衰减,严重限制了其实际应用。因此,设计具有高效催化活性的材料,以限制LiPSs扩散并加速其氧化还原反应动力学,被认为是解决上述问题的关键途径。虽然生物小分子催化剂具有优异的氧化还原特性,但在传统电解液中的高溶解性却限制了其循环稳定性。以金属团簇作为中心和有机配体作为连接单元所组成的金属-有机框架材料(MOFs),具有比表面积大、孔隙率高、孔结构高度有序、结构可调和可设计性等优势,通过分子工程设计有望在其纳米空间中实现对有机小分子催化剂的固定和精确调控。为此,基于仿生催化理念,设计了一种新型MOF(UiO-TECP),即将生物还原剂三(2-羧乙基)膦(TCEP)通过纳米限域策略固定于MOF孔道内,制备高效硫载体材料。其中,MOFs的有序孔道结构通过纳米限域作用来抑制LiPSs的扩散,而孔内固定的TECP能够有效促进二硫键的断裂,加速LiPSs的转化反应。电化学测试结果表明,基于S/UiO-TECP正极的LSBs在1C电流密度下实现了841.6 mAh·g^(-1)的初始放电比容量,并在500圈循环中保持极低的容量衰减率(每圈0.06%)。通过将仿生催化与MOF结构设计相结合,显著提升了LSBs的循环性能和动力学特性,为开发新型多功能硫载体材料提供了重要理论支撑与实践指导。 展开更多
关键词 锂硫电池 硫载体 正极 多硫化物 金属-有机框架材料 仿生催化 穿梭效应 纳米限域
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稀土Eu对Al-Mg-Si-Fe合金显微组织与性能的影响
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作者 陈海燕 潘美诗 +3 位作者 邓权威 龙协 黄小汉 王超 《材料工程》 北大核心 2025年第2期160-166,共7页
开发具有高强和高导电、导热特性的铝合金,是实现铝合金材料在电气电子、散热工业应用的关键。针对这些需求,系统研究Al-Mg-Si-Fe合金中加入微量Eu对真空压铸制品组织和性能的影响。研究结果表明:添加0.05%~0.25%(质量分数,下同)Eu的合... 开发具有高强和高导电、导热特性的铝合金,是实现铝合金材料在电气电子、散热工业应用的关键。针对这些需求,系统研究Al-Mg-Si-Fe合金中加入微量Eu对真空压铸制品组织和性能的影响。研究结果表明:添加0.05%~0.25%(质量分数,下同)Eu的合金变质效果呈先增强后减弱的变化规律,其中加入量为0.15%合金时晶粒明显被细化,脆性(FeSiAl)共晶相和长板状共晶Si的析出被抑制,同时减少Mg在铝基体中固溶度,降低合金的晶格畸变,导致合金的力学性能、导电和导热性能同时获得改善。Al-Mg-Si-Fe-0.15Eu合金的导热系数为68.50 mm^(2)/s,导电率为51.4%ICAS,抗拉强度为148 MPa,伸长率达到16.20%。与原始Al-Mg-Si-Fe铸态合金相比,导热系数增加12.50 mm^(2)/s,导电率提高了1.4%ICAS,抗拉强度提高了20 MPa,伸长率增加了5.4%,合金拉伸断口形貌从准解理断裂变为韧性断裂特征。 展开更多
关键词 Al-Mg-Si-Fe铝合金 稀土变质 力学性能 导电性能 导热性能
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