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包覆与掺杂对富锂锰基材料的改性研究及产业化进展

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无机盐工业 2023年第9期55卷 1-8页

作者：陈天东赵光钊海春喜董生德贺欣许琪冯航袁少雄马路祥周园成都理工大学材料与化学化工学院四川成都610059

随着碳酸锂价格一路飙升及镍、钴价格的高居不下,层状富锂锰基材料以高比容量(≥250mA·h/g)、高电压、低成本、高安全等多重优势引起新能源行业的关注。然而该材料存在不可逆的氧化还原、过渡金属迁移及结构转变等一系列问题,导致电压... 详细信息

随着碳酸锂价格一路飙升及镍、钴价格的高居不下,层状富锂锰基材料以高比容量(≥250mA·h/g)、高电压、低成本、高安全等多重优势引起新能源行业的关注。然而该材料存在不可逆的氧化还原、过渡金属迁移及结构转变等一系列问题,导致电压和容量衰减严重、首次库伦效率低等问题,因此能稳定、量产富锂锰基动力电池的企业较少,阻碍了其商业化进程。掺杂、包覆是提高富锂锰基材料电化学性能的常见有效策略,通过阐述富锂锰基材料的改性策略以及改性机理的同时分析富锂锰基材料的产业发展现状,提出了富锂锰基材料未来的发展方向主要包括:1)全面探究富锂锰基材料的失效机制;2)借助先进设备探究富锂锰基材料的失效机制;3)新材料、新技术的开发与应用。

关键词：富锂锰基材料包覆掺杂产业化电化学性能

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含氟高分子材料包覆铝核壳材料研究进展

兵工学报 2024年第5期45卷 1534-1546页

作者：郭学永周近强李洪亮吴成成方华邓鹏朱艳丽刘睿北京理工大学爆炸科学技术国家重点实验室北京100081 辽宁庆阳特种化工有限公司辽宁辽阳111018

金属铝(Al)具有高燃烧热值、高密度、低耗氧量等优异性能,是固体复合推进剂领域最受青睐的金属添加剂。为了提高固体复合推进剂的性能,有必要采取措施对Al进行包覆改性。近年来含氟高分子包覆Al因其优异的综合性能而受到广泛关注。介绍... 详细信息

金属铝(Al)具有高燃烧热值、高密度、低耗氧量等优异性能,是固体复合推进剂领域最受青睐的金属添加剂。为了提高固体复合推进剂的性能,有必要采取措施对Al进行包覆改性。近年来含氟高分子包覆Al因其优异的综合性能而受到广泛关注。介绍了不同种类的含氟高分子包覆金属Al核壳材料、不同包覆方法、Al核壳材料的性能以及含氟高分子与Al的作用机理,总结发现通过Al核壳结构设计、含氟高分子引入和Al颗粒表面的自活化策略等途径,含氟高分子与氧化铝层之间的表面发生剧烈的氧化过程,增强Al核壳材料点火和燃烧性能,显著改善推进剂的燃烧团聚和燃烧效率。但目前含氟高分子包覆Al核壳材料研究过程仍存在许多不足,如缺乏新型多元含氟高分子包覆Al的能量性能的研究;缺乏Al颗粒与包覆层在高升温速率下作用机理的认识;包覆效率和批量制备能力低,阻碍了其实际应用等。未来可从进一步增强朝着研发新型含氟聚合物、研究对反应历程中产物的实时捕捉和开发工业化生产制造技术等方向发展。

关键词：含氟高分子铝核壳材料包覆复合固体推进剂

高比能锂离子电池层状富锂正极材料改性策略研究进展

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物理化学学报 2023年第7期39卷 62-78页

作者：鲁航语侯瑞林褚世勇周豪慎郭少华南京大学深圳研究院广东深圳518000 南京大学现代工程与应用科学学院南京210023

层状富锂材料具有超过250 mAh·g-1的高可逆比容量,被认为是下一代高比能锂离子电池最具商业化前景的正极材料之一。然而,层状富锂材料在实际应用之前仍需解决诸多挑战,如高电压氧释放、层状到岩盐相的结构变化、过渡金属离子迁移等结... 详细信息

层状富锂材料具有超过250 mAh·g-1的高可逆比容量,被认为是下一代高比能锂离子电池最具商业化前景的正极材料之一。然而,层状富锂材料在实际应用之前仍需解决诸多挑战,如高电压氧释放、层状到岩盐相的结构变化、过渡金属离子迁移等结构劣化,并由此带来了较低的初始库伦效率、电压/容量的衰减以及循环寿命的不足。针对以上问题,进行层状富锂材料改性无疑是一种行之有效的方法。本综述全面介绍了层状富锂材料的结构、组分以及电化学性能,在此基础上对材料改性策略进行了系统阐述,详细介绍了体相掺杂、表面包覆、缺陷设计、离子交换和微结构调控等一系列改性策略的现状以及发展趋势,最终提出了高容量和长循环层状富锂材料和高比能锂离子电池的设计思路。

关键词：锂离子电池层状富锂正极材料电化学机制改性策略掺杂包覆缺陷设计

金属有机骨架封装金属纳米粒子复合材料的制备及其催化应用研究进展

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化学学报 2023年第6期81卷 669-680页

作者：郑奉斌王琨林田王英龙李国栋唐智勇青岛科技大学化工学院国家纳米科学中心纳米科学卓越创新中心中国科学院纳米系统与多级次制造重点实验室中国科学院大学化学科学学院中国科学院大学纳米科学与技术学院

金属有机骨架(MOF)具有比表面积高、金属节点丰富、有机配体多样以及孔道结构有序等特点,更为重要的是,其组成和结构易于设计和调控,从而有望成为一类新型的催化载体材料.近年来,金属纳米粒子封装于MOF的复合结构因其独特的结构特点在... 详细信息

金属有机骨架(MOF)具有比表面积高、金属节点丰富、有机配体多样以及孔道结构有序等特点,更为重要的是,其组成和结构易于设计和调控,从而有望成为一类新型的催化载体材料.近年来,金属纳米粒子封装于MOF的复合结构因其独特的结构特点在催化领域引起了广泛的研究兴趣,然而在其结构的精准制备以及结构与催化性能间的构效关系方面尚缺乏深入系统的研究.基于此,本文系统总结了近期关于MOF封装金属纳米粒子复合材料的制备方法及其在催化中应用的研究进展.首先,总结了MOF封装金属纳米粒子复合材料的合成方法.其次,从金属纳米粒子与MOF的孔结构、有机配体或/和金属节点的协同作用角度,讨论了其在催化反应中的应用,并阐明了活性组分、结构及其性能之间的关系.最后,从合成方法和催化应用方面,讨论了该研究方向面临的挑战、机遇和未来发展前景.

关键词：金属有机骨架金属纳米粒子包覆催化性能协同效应

超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C涂层的制备及抗氧化性能研究

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表面技术 2023年第5期52卷 413-419页

作者：曹玉霞孙景卫周海静黄雁郝斌唐山学院新材料与化学工程学院河北唐山063000 唐山市微纳米材料制备及应用重点实验室河北唐山063000 唐山市恒中威建设工程材料检验有限公司河北唐山063000

目的提高金属/陶瓷体系高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能。方法采用离心喷雾造粒、高压氢还原镀镍和固相合金化技术,制备包覆型NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C复合粉体,并采用超音速火焰喷涂技术在镍基高温合金上沉积复合涂层材料... 详细信息

目的提高金属/陶瓷体系高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能。方法采用离心喷雾造粒、高压氢还原镀镍和固相合金化技术,制备包覆型NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C复合粉体,并采用超音速火焰喷涂技术在镍基高温合金上沉积复合涂层材料,通过SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,通过马弗炉研究涂层在高温下的氧化性能。结果 Al_(2)O_(3)-B4C颗粒表面均匀包覆着一层厚度为2~3μm的NiCoCrAlY合金。超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C复合涂层结构致密,孔隙率仅为0.45%±0.05%,涂层与基体结合良好。涂层和粉体的主晶相均为Ni的固溶体、α-Al_(2)O_(3)相和B4C相,涂层衍射峰强度比粉体有所降低。在850℃氧化96 h后,涂层表面生成了一层连续的灰色物质,其厚度为1~3μm,经EDX分析,其主要元素组成为O、Ni、Al和Cr,说明主要成分为Ni、Al和Cr的金属氧化物。涂层在850℃的氧化动力学曲线分为2个阶段,氧化初期,涂层快速氧化,生成以NiO、Al_(2)O_(3)和Cr_(2)O_(3)为主的混合氧化物膜;氧化后期,涂层进入稳定氧化阶段,此时涂层的氧化过程主要由O在氧化膜中的扩散速度决定。结论涂层在850℃的抗氧化性能良好,可在850℃的氧化环境下使用。

关键词：超音速火焰喷涂 NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-B_(4)C涂层显微结构氧化镍基高温合金包覆

液滴微流控技术制备DAAF/氟橡胶复合微球

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含能材料 2023年第11期31卷 1105-1115页

作者：朱瑞刘意张东旭时嘉辉安崇伟王晶禹武碧栋中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 山西省超细粉体工程技术研究中心山西太原030051

利用液滴微流控技术,以活性剂浓度为0.5%的水溶液为连续相,以DAAF的乙酸乙酯溶液为分散相,通过流体聚焦式微通道制备了DAAF/F2602复合微球,研究了两相流速比、分散相浓度以及活性剂种类对DAAF/F2602复合微球的颗粒形貌、粒径以及圆形度... 详细信息

利用液滴微流控技术,以活性剂浓度为0.5%的水溶液为连续相,以DAAF的乙酸乙酯溶液为分散相,通过流体聚焦式微通道制备了DAAF/F2602复合微球,研究了两相流速比、分散相浓度以及活性剂种类对DAAF/F2602复合微球的颗粒形貌、粒径以及圆形度的影响,得出了最佳工艺条件,并与水悬浮法进行了对比。研究结果显示,流体聚焦式微通道制备的最佳工艺为悬浮液浓度为4%、两相流速比为16∶1、活性剂为CTAB。2种制备方法所得样品的DAAF晶型均未发生改变,撞击感度均大于100 J,摩擦感度均为0%大于360 N,表明2种样品安全性能良好。其中液滴微流控法所得DAAF/F2602复合微球的粒径为20.22~53.85μm,小于水悬浮法所得复合粒子的粒径(121~356μm),且粒径分布更加均匀,热分解峰峰温也延后了6.45℃,活化能增加了6.12 kJ·mol^(-1),热稳定性提高。液滴微流控法所得DAAF/F2602复合微球堆积形成的锥角为34°,小于水悬浮法所得复合粒子堆积形成的锥角(40°),流散性好。

关键词：液滴微流控技术 DAAF 微球包覆

微流控技术在含能材料制备中的应用及其发展趋势

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火炸药学报 2022年第4期45卷 439-451页

作者：于瑾徐司雨姜菡雨赵凤起西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室陕西西安710065

基于目前国内外对微流控技术相关研究,从设备和材料性能调控的角度综述了微流控技术在含能化合物合成、单质含能材料改性、复合含能材料制备中的研究进展;并基于发展需求指出今后应重点攻克微通道堵塞问题,拓展含固体系应用;结合流场模... 详细信息

基于目前国内外对微流控技术相关研究,从设备和材料性能调控的角度综述了微流控技术在含能化合物合成、单质含能材料改性、复合含能材料制备中的研究进展;并基于发展需求指出今后应重点攻克微通道堵塞问题,拓展含固体系应用;结合流场模拟仿真,精准选择工艺参数;进一步联合在线检测技术,建立自动化反馈调节系统实现含能材料智能化制备;发挥高通量优势,推进微流控技术在含能材料工业化生产中的应用。附参考文献102篇。

关键词：应用化学微流控含能材料包覆改性

SiO_(2)包覆对La-Ni-Al-Mn储氢合金抗毒化性能的影响研究

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太阳能学报 2022年第6期43卷 355-361页

作者：石红强郭秀梅李志念王树茂袁宝龙蒋利军有研科技集团有限公司国家有色金属新能源材料与制品工程技术研究中心北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088 有研(广东)新材料技术研究院佛山528051

以LaNi_(3.7)Al_(0.75)Mn_(0.55)(La-Ni-Al-Mn)储氢合金为基体,采用低成本的气相二氧化硅溶胶包覆法对储氢合金进行抗毒化改性研究。制备的La-Ni-Al-Mn/SiO_(2)复合材料表现出良好的抗毒化性能和循环稳定性,经50次循环后,合金吸氢速率... 详细信息

以LaNi_(3.7)Al_(0.75)Mn_(0.55)(La-Ni-Al-Mn)储氢合金为基体,采用低成本的气相二氧化硅溶胶包覆法对储氢合金进行抗毒化改性研究。制备的La-Ni-Al-Mn/SiO_(2)复合材料表现出良好的抗毒化性能和循环稳定性,经50次循环后,合金吸氢速率保持不变,吸氢容量达1.060%。复合材料抗毒化机理为:非晶态SiO_(2)包覆层在热处理过程中形成原子短程有序排布的渗氢点,有效阻挡O_(2)、N_(2)等大分子气体的透过。通过对复合材料热处理工艺的优化,最终获得其最佳的热处理工艺为200℃下热处理2 h。

关键词： SiO_(2) 包覆储氢合金 La-Ni-Al-Mn/SiO_(2)复合材料抗毒化性能

磁性MgFe_(2)O_(4)及其核壳催化剂制备与煤热解性能研究

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化工学报 2022年第7期73卷 3026-3037页

作者：陈永安周安宁李云龙石智伟贺新福焦卫红西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘探与综合利用重点实验室陕西西安710021 陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司陕西榆林719319

采用溶胶-凝胶法制得MgFe_(2)O_(4)前体,经焙烧得到MgFe_(2)O_(4)催化剂,再经Stöber法制得核壳结构催化剂MgFe_(2)O_(4)@SiO_(2)和MgFe_(2)O_(4)@SiO_(2)@HZSM-5(MSH),利用VSM、XRD、SEM、FT-IR、N_(2)物理吸附等手段研究了催化剂的磁性能和结构特征;在固定床反应器上,考察了N_(2)气氛下磁性催化剂对补连塔富油煤的催化热解特性及回收再生性能。结果表明:MgFe_(2)O_(4)为立方尖晶石结构,饱和磁化强度达到181.50 emu/g,具有良好热稳定性能。上述系列磁性催化剂均呈现出良好的催化活性,其中MSH催化活性最好。与非催化热解相比,MSH催化热解焦油产率提高了57.7%,焦油中脂肪烃和苯类含量增加约2倍,稠环芳烃含量下降8.6%~9.8%。采用磁选方法可有效实现催化剂回收,经700℃下焙烧处理,可实现回收催化剂的再生。SiO_(2)包覆有助于提高核壳结构催化剂的磁热稳定性和催化寿命。

关键词：催化热解磁性MgFe_(2)O_(4) 包覆焦油回收再生