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基于纤维素的电极材料

基于纤维素的电极材料

作者：韩伟豪大连工业大学

学位级别：硕士

如今,全球经济严重依赖石油等不可再生资源,然而随着化石燃料不断加工和消耗已导致全球变暖、污染等问题。锂离子电池作为一种环境友好型的二次电池而备受瞩目,广泛应用在便携式电子产品和电动汽车等众多领域。科研人员不断努力获得更... 详细信息

如今,全球经济严重依赖石油等不可再生资源,然而随着化石燃料不断加工和消耗已导致全球变暖、污染等问题。锂离子电池作为一种环境友好型的二次电池而备受瞩目,广泛应用在便携式电子产品和电动汽车等众多领域。科研人员不断努力获得更高能量密度和更佳循环性能的锂离子电池,以此来满足对能源动力不断增长的需求。纤维素是地球上最丰富的天然高分子材料,醋酸纤维素(CA)是纤维素的衍生物,与化石燃料相比,具有可再生、可降解及价格低廉等特点,并且经过改性后能够溶于有机溶剂,大大提高可纺性能。纺制出的纳米纤维具有较大比表面积和丰富的活性位点,以接触更多电解液和提供锂离子的快速传输通道。但CA作为锂离子电池碳负极具有较低的理论容量,难以满足当前的储能要求,与具有较大可逆容量的FeO复合是改善电极性能最有效的方式之一。本论文选用CA为碳源,乙酰丙酮铁(Fe(acac))为铁源,溶液共混后通过静电纺丝技术制备含铁掺杂的复合纳米纤维(FeO@CNFs),改变热处理条件制备纯氧化铁纳米纤维(FeONFs)等,探究纺丝电压对纳米纤维形貌的影响;通过碳化CA研究不同碳化温度与碳纳米纤维(CNF)的形貌及结构和电化学性能的关系。通过对FeO@CNFs和FeONFs物理性能及电化学性能的比较,分析碳材料对复合电极中电化学性能的影响。本论文的主要成果如下:(1)通过探究静电纺丝工艺的CNF形态的影响,研究发现,静电纺丝纤维平均直径随纺丝电压的增加而减小,但纺丝电压超过18 k V时的纤维直径分布不均,纤维有序性也随着电压增大明显降低。(2)通过调节热处理温度对纤维形貌的影响,CNF随碳化温度的升高而发生粘联,比表面积和孔体积逐渐增大,石墨化程度不断提升。当碳化温度达到900℃时,CNF周围产生积碳,电化学性能受到影响,700℃时制备的CNF-700的电化学性能最佳。作为锂电池负极材料,在0.2 A·g的电流密度下首次放电容量达1037.7 m A h·g,经100次循环后的可逆容量仍保持在320.7 m A h·g。CNF-700与非纤维结构的Carbon-700进行循环性能对比,发现Carbon-700在100次循环后的可逆容量仅能保持在256.3 m A h·g,说明一维纳米结构的CNF-700材料具有更出色的电化学性能。(3)通过500℃碳化制备FeO@CNFs的碳结构具有良好的石墨化程度,碳的无序度高于CNF,说明碳材料不仅提供出色的电导率,而且制造更多孔结构,增加材料的存锂空间;而无碳的FeONFs在循环期间可逆容量迅速衰减,证明碳基质提高了FeO@CNFs电极的稳定性。(4)FeO@CNFs作为电极材料组装的半电池在1和2 A·g的电流密度下经过300次循环分别表现出773.6和596.5 m A h·g的高可逆容量,从第二次循环开始的测得容量保持率分别为95.5和109.5%,说明复合电极具有超长的使用寿命和优异的循环稳定性。

关键词：锂离子电池负极材料纤维素静电纺丝碳纳米纤维 Fe3O4

中空介孔SiO_(2)的合成及其对Cr^(Ⅵ)的吸附

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材料研究学报 2021年第1期35卷 45-52页

作者：张辰韩伟豪宫玉梅于洋曹金城大连工业大学纺织与材料工程学院大连116034

以3-氨基苯酚/甲醛(AF)树脂为软模板、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为制孔剂,采用一锅溶胶-凝胶法制备中空介孔二氧化硅(HMS)微球。通过改变反应温度对软模板AF树脂的结构以及TEOS的水解速率进行调控,制备多形貌... 详细信息

以3-氨基苯酚/甲醛(AF)树脂为软模板、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为制孔剂,采用一锅溶胶-凝胶法制备中空介孔二氧化硅(HMS)微球。通过改变反应温度对软模板AF树脂的结构以及TEOS的水解速率进行调控,制备多形貌SiO_(2)微球。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N_(2)吸附-脱附比表面积分析(BET)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段对制得的SiO_(2)微球进行表征。结果表明,随着反应温度从0℃提高到100℃,制备的SiO_(2)微球分别为实心微球、蛋黄壳空心球、单层壳空心球和破碎实心球等。其中具有蛋黄壳结构的HMS微球具有较大的比表面积和孔体积,比表面积可达513m^(2)/g,孔体积达0.432 cm^(3)/g,孔径均匀达3.66 nm。将在30℃下制得的具有蛋黄壳结构的HMS微球表面进行接枝聚丙烯腈并偕胺肟化的改性制备蛋黄壳HMS接枝聚偕胺肟(HMS-g-PAO)。将HMS-g-PAO用于对水中Cr^(Ⅵ)的吸附,在pH=2时HMS-g-PAO粒子对100 mg/mL的重铬酸钾溶液中Cr^(Ⅵ)有很好的吸附效果,其吸附量达140 mg/g。

关键词：无机非金属材料中空介孔SiO_(2) 软模板偕胺肟化 Cr^(Ⅵ)吸附

不同铁源制备磁性中空介孔硅铁复合微球及应用

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复合材料学报 2020年第5期37卷 1123-1129页

作者：韩伟豪宫玉梅张辰常琳琳赵彤瑶石强大连工业大学纺织与材料工程学院大连116034 中国科学院长春应用化学研究所高分子化学与物理国家重点实验室长春130022

采用一锅溶胶-凝胶法,以酚醛树脂为软模板、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为制孔剂、四乙氧基硅烷(TEOS)为硅源,通过改变铁源制备了不同形貌的磁性中空介孔硅铁复合微球(FexOy/HMS),并考察了铁源在复合微球形成中的调控作用。利用XRD、SEM... 详细信息

采用一锅溶胶-凝胶法,以酚醛树脂为软模板、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为制孔剂、四乙氧基硅烷(TEOS)为硅源,通过改变铁源制备了不同形貌的磁性中空介孔硅铁复合微球(FexOy/HMS),并考察了铁源在复合微球形成中的调控作用。利用XRD、SEM、TEM以及振动样品磁强计(VSM)分别对其晶型结构、形貌和磁性进行了表征和分析。结果表明,乙酰丙酮铁(Fe(acac)3)有助于复合微球壳层的形成,合成的复合微球更加光滑规整。对以Fe(acac)3为铁源合成的Fex Oy/HMS复合微球磁性化后进行接枝聚丙烯腈(PAN),并经聚偕胺肟(PAO)化制得FexOy/HMS接枝聚偕胺肟(FexOy/HMS-g-PAO)复合材料,其比饱和磁化强度达8.6 emu/g,可用于水中Cr(Ⅵ)的吸附与快速分离。以浓度为100 mg/L的K2Cr2O7溶液为目标溶液,pH=2时平衡吸附量达123.75 mg/g。

关键词：溶胶-凝胶法中空介孔二氧化硅乙酰丙酮铁磁性复合微球铬吸附

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玉米高产栽培技术及病虫害防治技术

乡村科技 2018年第17期9卷 86-87页

作者：李雷韩伟豪河南心连心化肥有限公司河南新乡453000 九江心连心化肥有限公司江西九江332700

玉米是我国主要的粮食作物和经济作物之一,在我国种植业中占有十分重要的地位。随着社会的不断发展、人口的不断增加,社会对于玉米的需求越来越高。但就当前现状来看,玉米种植面积大、范围广,产量却并不乐观,栽培方式需要得到改善。基于... 详细信息

玉米是我国主要的粮食作物和经济作物之一,在我国种植业中占有十分重要的地位。随着社会的不断发展、人口的不断增加,社会对于玉米的需求越来越高。但就当前现状来看,玉米种植面积大、范围广,产量却并不乐观,栽培方式需要得到改善。基于此,本文主要介绍玉米高产栽培技术和病虫害防治技术,以供参考。

关键词：玉米栽培技术病虫害防治

La对CMSX-4单晶合金与型壳润湿性及界面反应的影响

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特殊钢 2024年第4期45卷 104-110页

作者：韩伟豪余建波任忠鸣省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200444 上海大学材料科学与工程学院上海200444

为了获取高质量的含稀土单晶叶片,采用座滴法研究了La含量对CMSX-4单晶合金与陶瓷型壳润湿性及界面反应的影响。实验结果表明,添加90×10^(-6) La时,合金与型壳的润湿角略有下降,合金中仅发现Al与型壳中的SiO_(2)发生反应,形成产物为Al_... 详细信息

为了获取高质量的含稀土单晶叶片,采用座滴法研究了La含量对CMSX-4单晶合金与陶瓷型壳润湿性及界面反应的影响。实验结果表明,添加90×10^(-6) La时,合金与型壳的润湿角略有下降,合金中仅发现Al与型壳中的SiO_(2)发生反应,形成产物为Al_(2)O_(3);当合金中w[La]达到143×10^(-6)时,合金与型壳的润湿角显著下降,合金中的La和Al都与型壳中的SiO_(2)发生反应;随后继续增加La含量,界面处析出不同La、Al原子比的铝酸镧化合物,润湿角变化不大。由此可见,实验中,143×10^(-6)为CMSX-4单晶合金中La发生界面反应的临界含量,而且,La与SiO_(2)的反应可以提高合金/型壳体系的润湿性。

关键词： La含量 CMSX-4单晶合金润湿性界面反应

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水性环氧涂料防腐性能影响因素的研究

中国涂料 2019年第9期34卷 31-35,55页

作者：陈计波高鹏刘胜普韩冰韩伟豪石家庄市油漆厂

采用水性环氧树脂与水性胺类固化剂作为成膜物,添加颜填料与助剂制备水性防腐涂料。讨论了水性环氧树脂、水性环氧固化剂种类、环氧/胺氢的物质的量比、防锈颜料的种类及用量对水性环氧涂料防腐性能的影响。制备出耐盐雾性能达500 h以... 详细信息

采用水性环氧树脂与水性胺类固化剂作为成膜物,添加颜填料与助剂制备水性防腐涂料。讨论了水性环氧树脂、水性环氧固化剂种类、环氧/胺氢的物质的量比、防锈颜料的种类及用量对水性环氧涂料防腐性能的影响。制备出耐盐雾性能达500 h以上的水性环氧防腐涂料,超出了HG/T 4759-2014中耐盐雾300 h的要求。

关键词：水性环氧防腐涂料水性环氧固化剂防锈颜料耐盐雾

无机复合肥料中添加聚谷氨酸对油麦菜生长及产量的影响

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肥料与健康 2023年第5期50卷 40-43,47页

作者：李东亚樊志磊韩伟豪张飞翔李明杨庆岳艳军河南心连心化学工业集团股份有限公司河南新乡453731

为探讨无机复合肥料中添加聚谷氨酸对农作物生长及产量的影响,以油麦菜为试验对象,开展了盆栽试验。试验共设6个处理,以不添加聚谷氨酸的处理为对照(CK),聚谷氨酸添加量分别设置为无机复合肥料质量的0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%,测定... 详细信息

为探讨无机复合肥料中添加聚谷氨酸对农作物生长及产量的影响,以油麦菜为试验对象,开展了盆栽试验。试验共设6个处理,以不添加聚谷氨酸的处理为对照(CK),聚谷氨酸添加量分别设置为无机复合肥料质量的0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%,测定了油麦菜的株高、叶片数、叶片叶绿素相对含量(SPAD值)和产量指标。结果表明:无机复合肥料中添加聚谷氨酸对油麦菜的上述指标均有不同程度的促进作用;综合各项指标和成本,在油麦菜生产中,无机复合肥料中添加0.4%聚谷氨酸的效果较理想。

关键词：复合肥料聚谷氨酸油麦菜生长产量