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模板法合成磷化铁空心纳米棒及其电化学性质

硅酸盐学报 2023年第7期51卷 1724-1732页

作者：肖巍蒋青林杨欣雨梁果鲜小彬张艳华重庆文理学院材料科学与工程学院重庆402160

作为储能材料,过渡金属磷化物在近年来受到了人们广泛关注。以水热合成的MoO_(3)纳米纤维为模板制备FeP空心纳米棒,系统表征其化学成分、结构形貌和制备过程,并研究其作为超级电容器电极材料的电化学性质。结果表明:Fe P空心纳米棒内有... 详细信息

作为储能材料,过渡金属磷化物在近年来受到了人们广泛关注。以水热合成的MoO_(3)纳米纤维为模板制备FeP空心纳米棒,系统表征其化学成分、结构形貌和制备过程,并研究其作为超级电容器电极材料的电化学性质。结果表明:Fe P空心纳米棒内有空腔,外壁由纳米颗粒堆叠、聚集、粘连而成,厚度约为30 nm,形态完好,具有发达的多孔特性和高达277.4 m^(2)/g的比表面积。得益于这些独特结构形貌和大比表面积,FeP空心纳米棒电极在三电极体系下的最大比电容可达243.6 F/g,且拥有优异的倍率性质和循环稳定性,在5 A/g高电流密度下经历反复充放电10000次后的电容损失率仅13.8%。FeP空心纳米棒出众的电化学行为能媲美甚至优于许多已报道的铁基超级电容器电极材料的电化学表现,展现出了良好的储能优势。

关键词：超级电容器磷化铁模板合成空心纳米棒电极材料

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磷化铁掺杂硫化聚丙烯腈储锂动力学行为

兰州理工大学学报 2023年第5期49卷 10-19页

作者：刘文武徐志强雷怡潇郑雅文达世纪吴有智兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050

通过高温磷化法合成磷化铁掺杂硫化聚丙烯腈(FeP@SPAN).在FeP@SPAN材料中构建的P—S化学配位,在放电过程中增强亲核试剂S 2-的HOMO能级与亲电试剂Li+的LUMO能级匹配度,降低了还原产物Li 2 S的成键轨道σ能级,加快了正极储锂反应动力学行... 详细信息

通过高温磷化法合成磷化铁掺杂硫化聚丙烯腈(FeP@SPAN).在FeP@SPAN材料中构建的P—S化学配位,在放电过程中增强亲核试剂S 2-的HOMO能级与亲电试剂Li+的LUMO能级匹配度,降低了还原产物Li 2 S的成键轨道σ能级,加快了正极储锂反应动力学行为.探讨了FeP@SPAN正极材料的物相结构、电化学性能和在电池运行过程中对氧化还原动力学的影响.结果表明:FeP通过P—S键与SPAN连接,并且FeP的引入对SPAN形貌的影响可以忽略不计.FeP@SPAN作为电池的正极,有效提高了电池的导电性,降低了正极的阻抗,缓解了多硫化物的溶解,提高了氧化还原动力学.较初始的SPAN正极,FeP@SPAN正极电池在0.2 A/g的电流密度下初始容量可达到1285.8 mAh/g.在1 A/g电流密度下经过500次循环后,仍能够保持615.2 mAh/g的容量,平均每圈容量衰减为0.079%.

关键词：磷化铁锂-有机硫电池电化学性能

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磷化铁对磷酸铁锂电化学性能的影响探究

无机盐工业 2023年第12期55卷 88-94页

作者：屈恋李越珠李铭雅王昭沛陈燕玉李意能曲靖市德方纳米科技有限公司云南曲靖655000 佛山市德方纳米科技有限公司广东佛山528500

磷化铁(Fe_(2)P)作为磷酸铁锂生成过程中常见的副产物,其对磷酸铁锂(LiFePO_(4),LFP)电化学性能的影响到目前为止研究地还不够深入。通过球磨法在LFP中掺入不同比例的Fe_(2)P来探究其对LFP正极材料电化学性能的影响。结果表明:在掺入Fe_... 详细信息

磷化铁(Fe_(2)P)作为磷酸铁锂生成过程中常见的副产物,其对磷酸铁锂(LiFePO_(4),LFP)电化学性能的影响到目前为止研究地还不够深入。通过球磨法在LFP中掺入不同比例的Fe_(2)P来探究其对LFP正极材料电化学性能的影响。结果表明:在掺入Fe_(2)P后,LFP材料的晶体结构无明显变化,颗粒形貌规整度较高,各主要元素分布均匀,并且LFP材料的离子电导率和电子电导率得到了不同程度的提升;尤其是当Fe_(2)P掺入量为0.5%(质量分数)时,在0.1C和0.5C倍率下首次放电比容量分别达到了158.2、148.5 mA·h/g,相比纯LFP分别提升了8.90%和7.2%;CV曲线中的氧化还原峰电位差值(ΔE)仅为0.264 V,说明Fe_(2)P的引入有利于改善LFP材料的极化,且前3次CV曲线的重合度高,表明材料具有高度的可逆性;电荷转移电阻(R_(ct))仅为41.56Ω,相比纯LFP降低了76.49%;锂离子扩散系数为8.20×10^(-9)cm^(2)/s,相比纯LFP提升了89.4%,同时对倍率性能和循环性能的改善效果显著。

关键词：磷酸铁锂磷化铁阻抗锂离子扩散系数电化学性能

磷化铁/竹基掺磷生物炭的制备及其吸附La（Ⅲ）性能研究

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磷化铁/竹基掺磷生物炭的制备及其吸附La（Ⅲ）性能研究

作者：刘艳艳福建农林大学

学位级别：硕士

过渡金属磷化物/多孔炭复合材料具有良好的导电性,化学稳定性、高比电容、高光热转换效率和循环稳定性,在储能、催化、生物医疗等领域极具开发和应用前景。利用储量丰富且拥有天然结构的生物质资源和高生物相容性的试剂制备多用途过渡... 详细信息

过渡金属磷化物/多孔炭复合材料具有良好的导电性,化学稳定性、高比电容、高光热转换效率和循环稳定性,在储能、催化、生物医疗等领域极具开发和应用前景。利用储量丰富且拥有天然结构的生物质资源和高生物相容性的试剂制备多用途过渡金属磷化物/多孔炭复合材料,符合可持续发展战略需求,是解决资源和环境问题的重要途径。基于此,本文采用原位一步热解的合成策略,以竹屑为碳源,植酸为磷源,氯化铁为铁源,构建磷化铁/竹基掺磷生物炭(FeP/PBC),考察其作为常规吸附剂和电容去离子电极对稀土元素镧La(Ⅲ)的去除性能,并对FeP/PBC的微观形貌、孔结构特征、晶相结构、化学元素组成、化学键键合状态和电化学性能等进行表征,揭示其吸附机理,以期为过渡金属磷化物/碳基复合材料的绿色安全制备及其高附加值利用提供理论支撑。主要研究内容如下:(1)以竹屑为原料,植酸为磷源、三氯化铁为铁源,采用原位一步热解法制备FeP/PBC。结果表明,植酸可以作为造孔助剂和掺杂改性剂实现竹基生物炭基底的活化与磷掺杂,同时植酸可以与Fe螯合,进而在高温热解时转化为FeP。随着热处理温度和植酸比例的增加,FeP/PBC的比表面积、总孔容积和碘吸附值呈正相关的趋势。在较佳工艺条件下,热处理温度800℃,竹屑、植酸与氯化铁的质量比为1:3:0.02时,FeP/PBC的比表面积为909 m g,微孔和中孔孔容分别为0.374 cm g和0.175 cm g。电化学分析结果表明,当电流密度为1 A g时,FeP/PBC-800的比电容可达160 F g。(2)以FeP/PBC为吸附剂,用于稀土元素镧La(Ⅲ)的常规吸附。结果表明,随着热处理温度和植酸比例的增加,FeP/PBC-对La(Ⅲ)的吸附量呈先上升后下降的趋势,热处理温度为800℃,竹屑、植酸与氯化铁的质量比为1:3:0.02的条件下,FeP/PBC-800的吸附量高达64.82 mg g,相较于竹基生物炭和磷掺杂竹基生物炭分别提高了45.8%和26%。FeP/PBC中引入FeP活性吸附位点,其与溶液中La(Ⅲ)发生化学吸附形成La-O-Fe。同时,FeP/PBC-800表现出良好的吸附选择性,其在La(Ⅲ)/Na(I)和La(Ⅲ)/Ca(II)体系中的吸附选择率分别达到82.07%和61.71%。(3)以FeP/PBC作为电容去离子的电极材料,用于稀土元素镧La(Ⅲ)的电吸附。结果表明,在工作电压为1.2V条件下,FeP/PBC-800的电吸附量为91.92 mg g,相较于铁掺杂竹基生物炭、竹基生物炭和磷掺杂竹基生物炭分别提高了62.51%、54.46%和24.67%。同时FeP/PBC-800表现出优异的吸附选择性,其在La(Ⅲ)/Na(I)和La(Ⅲ)/Ca(II)体系中,吸附选择率分别达到92.25%和87.64%。经过5次吸附-脱附后,FeP/PBC-800的吸附量和保持率分别为45.35 mg g和49.33%。FeP和磷掺杂竹基生物炭的复合增强了双电层吸附,并引入法拉第吸附位点FeP。在外加电场驱动下,La(Ⅲ)进入FeP/PBC-800孔隙中通过静电力作用形成双电层,并与电极发生表面吸附、插层作用和氧化还原反应。

关键词：植酸磷化铁竹基生物炭稀土电容去离子

磷化铁/碳布复合材料中间层的制备与电化学性能研究

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磷化铁/碳布复合材料中间层的制备与电化学性能研究

作者：周俊粮太原理工大学

学位级别：硕士

锂硫电池凭借着能量密度高以及安全性好、成本低的优势迅速走进人们的视线中。但是,锂硫电池本身的充放电机制导致了其具有严重的“穿梭效应”,从而降低锂硫电池的稳定性和缩短使用寿命,这也是锂硫电池不能商业推广的根本原因所在。目... 详细信息

锂硫电池凭借着能量密度高以及安全性好、成本低的优势迅速走进人们的视线中。但是,锂硫电池本身的充放电机制导致了其具有严重的“穿梭效应”,从而降低锂硫电池的稳定性和缩短使用寿命,这也是锂硫电池不能商业推广的根本原因所在。目前缓解多硫化物穿梭效应的方法主要有三种:催化转化、物理限域以及化学吸附。本篇工作中,我们将重点放在催化转化上,合成了一种均匀生长在碳布(CC)上的“针状体”磷化铁(Fe P)作为锂硫电池的多功能中间层。Fe P自身具有较强的导电性以及电催化特点,是锂硫电池应用广泛的催化剂,但是金属磷化物的导电性与碳材料相比仍然不理想,因此,复合材料不仅改善整体的电子传输效率,又可以作为催化剂加快反应动力学,减缓穿梭效应。具体研究如下:(1)将CC放入装有浓HNO的反应釜中进行清洗,从而得到改性碳布(CCO)。结果显示,CCO较CC有着更为光滑的微观表面结构,除此之外,CCO表面无序化与缺陷程度更高。(2)通过一步水热合成法在清洗后的碳布表面均匀生长出羟基氧化铁(Fe OOH)作为前驱体,经过SEM表征发现在碳布表面均匀生长出30 nm长的“针状体”。随后将前驱体磷化得到磷化铁/碳布(Fe P/CC)中间层。将科琴黑载硫后作为正极材料,然后取Fe P/CC作为锂硫电池中间层,与使用Fe OOH/CC中间层以及不用中间层的锂硫电池对比发现,使用Fe P/CC中间层的锂硫电池的循环稳定性、倍率性能以及电化学反应动力学均有明显的改善。结果显示,含有Fe P/CC的电池在0.1 C电流密度下初始容量为1329 m Ah/g,循环100圈后容量仍保持在1100 m Ah/g,即使是正极硫负载量提升到3.4 mg/cm且在1C的电流密度下,依然有着500 m Ah/g的可逆容量。

关键词：锂硫电池磷化铁催化转化中间层

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磷化铁的制备及其电催化析氢和析氧性能研究

现代化工 2019年第11期39卷 117-120,126页

作者：高文君王梦娇徐冬孙振新杨阳郭桦国电新能源技术研究院有限公司北京102209 发电系统功能材料北京市重点实验室北京102209

磷化铁是一种高效析氢和析氧催化剂,为了提高其催化性能,制备了具有多孔结构和均一形貌的FeP,并对其进行了电催化性能分析。分别在酸性和碱性溶液中考察了该催化剂的析氢催化性能,结果表明,该催化剂在碱性测试环境中的催化活性优于酸性... 详细信息

磷化铁是一种高效析氢和析氧催化剂,为了提高其催化性能,制备了具有多孔结构和均一形貌的FeP,并对其进行了电催化性能分析。分别在酸性和碱性溶液中考察了该催化剂的析氢催化性能,结果表明,该催化剂在碱性测试环境中的催化活性优于酸性条件下的催化活性。另外,在碱性测试环境中,FeP催化剂也表现出很好的析氧催化性能,当电流密度达到10 m A/cm^2时,需要的过电位为380 m V,并且具有较小塔菲尔值,约为73 m V/dec。此外,该催化剂还表现出很好的催化稳定性。

关键词：磷化铁析氢析氧电催化全解水

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磷化铁湿法消解方法的探究

云南化工 2023年第10期50卷 94-96页

作者：陈伟王若泽孙在优方春华朱兴雄王德会曲靖市麟铁科技有限公司云南曲靖655000

探究了不同湿法消解磷化铁后试液的准确性。湿法消解磷化铁实验过程中,利用硝酸溶解,溶解不够完全;王水或混酸进行磷化铁消解,溶液较为完全,测试数据准确稳定。其中,王水消解方法测定准确,经济实惠,危险性小,消解耗时短。最终选择王水... 详细信息

探究了不同湿法消解磷化铁后试液的准确性。湿法消解磷化铁实验过程中,利用硝酸溶解,溶解不够完全;王水或混酸进行磷化铁消解,溶液较为完全,测试数据准确稳定。其中,王水消解方法测定准确,经济实惠,危险性小,消解耗时短。最终选择王水进行磷化铁试样的消解。

关键词：等离子体发射光谱磷化铁湿法消解硝酸王水混酸

磷化铁/石墨烯纳米复合物的制备及其在F-T合成反应中的应用

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化学学报 2013年第10期71卷 1365-1368页

作者：杨敬贺赵博赵华博陆安慧马丁大连理工大学化工与环境生命学部化工学院大连116024 北京大学化学与分子工程学院北京100871

作为一种新型碳材料,石墨烯(G)具有较大的比表面,因而可以作为载体担载多种金属或金属氧化物.通过水热法一步合成了磷酸铁/氧化石墨复合物(FePO/GO),氧化石墨(GO)上复合的磷酸铁(FePO)呈多孔状,粒径为100～300nm.以FePO/GO为前体,在氢... 详细信息

作为一种新型碳材料,石墨烯(G)具有较大的比表面,因而可以作为载体担载多种金属或金属氧化物.通过水热法一步合成了磷酸铁/氧化石墨复合物(FePO/GO),氧化石墨(GO)上复合的磷酸铁(FePO)呈多孔状,粒径为100～300nm.以FePO/GO为前体,在氢气氛围下,通过煅烧进一步合成了磷化铁/石墨烯纳米复合物(FeP/G).粒径为10 nm左右的磷化铁(FeP)均匀的分散在石墨烯表面,主要暴露(201)晶面.石墨烯不但能调控FePO的结构,而且还能促进FePO的还原.FeP/G催化剂可以用于费-托反应,相对于非负载的FeP,FeP/G具有较高的催化活性、对长链烃较高的选择性以及较高的烯/烷比.

关键词：石墨烯磷酸铁磷化铁费-托合成氧化石墨

磷化铁作为高效双功能电解水催化剂的制备和性能研究

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磷化铁作为高效双功能电解水催化剂的制备和性能研究

作者：王云鹏天津理工大学

学位级别：硕士

能源,是社会发展的源动力。化石能源是当今世界消耗的主要能源,然而受限于它的不可再生性、高污染性,发展低成本、无污染、可再生的新型能源是当前社会迫在眉睫的任务。进入二十一世纪以来,人们把目光投向了氢能,这一清洁、高效、可再... 详细信息

能源,是社会发展的源动力。化石能源是当今世界消耗的主要能源,然而受限于它的不可再生性、高污染性,发展低成本、无污染、可再生的新型能源是当前社会迫在眉睫的任务。进入二十一世纪以来,人们把目光投向了氢能,这一清洁、高效、可再生能源。电解水制备氢能源则是一种比较常规制备氢能的方法,为提高电解水制氢效率、降低生产成本,制备高效率、低污染、低成本的电解水催化剂则是本文主要研究的主题。本文设计合成磷化铁(FeP)电解水催化剂,所采用的制备方法为传统的次磷酸盐还原法,该法实验步骤少、制作成本低、合成产率高。通过X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、扫描电子显微镜观察(SEM)、透射电子显微镜观察(TEM)等表征手段对材料表面的成分与微观形貌进行分析,确定材料元素组成,得到FeP催化剂表面的三维珊瑚状结构。通过电化学工作站对材料进行电化学性能测试,得到其优良的电解水催化性能,在碱性环境下(1 M KOH),其在析氢反应中达到10 m A cm的电流密度所需过电位为127 m V;在析氧反应中达到10 m A cm的电流密度所需过电位为274m V,并表现出良好的稳定性;在全水解测试中,在电流密度为10 m A cm时其所需电势为1.67 V,表现出优于贵金属基催化材料(Pt||Ru O)的全水解催化性能,本文所报道的FeP催化剂材料对研究低成本,高效率的电解水催化剂具有重要意义。

关键词：磷化铁析氢反应析氧反应全水解