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有机盐PTO(KPD)_(2)作为高性能锂离子电池正极材料的研究

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高等学校化学学报 2021年第9期42卷 2911-2918页

作者：鲍俊全郑仕兵苑旭明史金强孙田将梁静南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

采用溶剂热反应合成了一种新型的有机盐材料芘四酮-二均苯四甲酸二酰亚胺二钾盐PTO(KPD)_(2).该材料作为锂离子电池正极时,表现出优异的循环和倍率性能.研究结果表明,在50 mA/g电流密度下,PTO(KPD)_(2)的实际放电比容量达到255.8 mA·h... 详细信息

采用溶剂热反应合成了一种新型的有机盐材料芘四酮-二均苯四甲酸二酰亚胺二钾盐PTO(KPD)_(2).该材料作为锂离子电池正极时,表现出优异的循环和倍率性能.研究结果表明,在50 mA/g电流密度下,PTO(KPD)_(2)的实际放电比容量达到255.8 mA·h/g;在500 mA/g电流密度下循环800次后,容量保持率为81.1%.PTO(KPD)_(2)盐结构的形成提高了分子极性,大大降低了其在电解液中的溶解度,使得材料表现出优异的电化学性能.

关键词：锂离子电池正极材料有机盐电化学性能

五氧化二钽纳米柱的水热合成和光催化性能（英文）

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催化学报 2015年第3期36卷 432-438页

作者：李菊霞戴卫理闫俊青武光军李兰冬关乃佳南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

以聚乙烯醇(PEG)为结构导向剂,利用水热法合成了形貌可控的Ta2O5纳米柱.采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、漫反射紫外-可见光谱和光致发光光谱对所制备样品进行了表征.考察了结晶时间和Ta2O5/Sr(OH)2摩尔比等合成参数对样品形貌的影... 详细信息

以聚乙烯醇(PEG)为结构导向剂,利用水热法合成了形貌可控的Ta2O5纳米柱.采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、漫反射紫外-可见光谱和光致发光光谱对所制备样品进行了表征.考察了结晶时间和Ta2O5/Sr(OH)2摩尔比等合成参数对样品形貌的影响,并在此基础上对Ta2O5纳米粒可能的生长机理进行了推测.结果表明,在PEG和Sr(OH)2存在条件下可以合成形貌可控的Ta2O5纳米柱.研究了紫外光下Ta2O5纳米柱降解罗丹明B的光催化性能,发现Ta2O5的形貌对光催化性能有很大影响,Ta2O5纳米柱的光催化性能与其长度和直径比成线性关系.催化降解反应的表观速率常数最高可达0.156 min–1,且经多次循环使用后,样品仍然保持较高的催化性能.

关键词：五氧化二钽纳米结构晶体生长光催化性质各向异性生长

对苯二酚钠正极材料的制备及在钠离子电池中的应用

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高等学校化学学报 2023年第8期44卷 89-96页

作者：孟治成卢勇严振华陈军南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

相比于无机电极材料,有机电极材料具有资源丰富、绿色环保、可再生及比容量高等优点,是一类十分具有发展潜力的钠离子电池电极材料.其中,还原态的有机电极材料可以与技术成熟的硬碳等负极进行匹配,更加具有实际应用的前景.然而,目前还... 详细信息

相比于无机电极材料,有机电极材料具有资源丰富、绿色环保、可再生及比容量高等优点,是一类十分具有发展潜力的钠离子电池电极材料.其中,还原态的有机电极材料可以与技术成熟的硬碳等负极进行匹配,更加具有实际应用的前景.然而,目前还原态有机正极材料在制备与钠离子电池应用方面仍存在较大的挑战.本文利用氢氧化钠水溶液,在无氧条件下与过量的对苯二酚反应,随后通过加热方法制备了钠化有机电极材料对苯二酚钠,并将其作为正极材料应用于钠离子电池.该制备方法操作简便、不需要使用有机溶剂、原材料利用率高,具有规模化制备的前景.使用该方法制备的对苯二酚钠电极材料在0.1C倍率下首次放电比容量为182 mA·h/g;使用6 mol/kg双(三氟甲基磺酰)亚胺钠/乙二醇二甲醚高浓度电解液可使材料循环性能得到明显提升,循环30次后容量保持率为62%,而使用常见的1 mol/L NaPF_(6)/G2电解液时,循环10次后容量保持率仅有35%.

关键词：钠离子电池正极材料有机电极材料对苯二酚钠

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环己烷氧化反应:有机小分子的催化作用

催化学报 2014年第3期35卷 279-285页

作者：张义成戴卫理武光军关乃佳李兰冬南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

考察了酮、醛、酯、醇与胺等几类有机小分子在环己烷氧化反应中的催化作用.结果表明,有机小分子催化剂的活性与其极性的强弱、与环己烷形成氢键的强弱、α氢的活性及清除自由基的能力有关.因此,对于环己烷氧化反应,溶剂很可能存在催化作... 详细信息

考察了酮、醛、酯、醇与胺等几类有机小分子在环己烷氧化反应中的催化作用.结果表明,有机小分子催化剂的活性与其极性的强弱、与环己烷形成氢键的强弱、α氢的活性及清除自由基的能力有关.因此,对于环己烷氧化反应,溶剂很可能存在催化作用.三丙胺在环己烷氧化反应中表现出较高的催化活性,具有进一步开发应用的前景.

关键词：环己烷氧化有机小分子催化极化作用氢键自由基清除

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4金属掺杂的第一性原理研究

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化学学报 2013年第7期71卷 1029-1034页

作者：杨思七张天然陶占良陈军南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

近来尖晶石相LiNi0.5Mn1.5O4被认为是一种有前景的二次锂离子电池正极材料.但是其相对较差的循环性能和倍率性能限制了LiNi0.5Mn1.5O4的大规模应用.金属掺杂被认为是一种提高其电化学性能的有效方法.然而,还急需深层次地理解掺杂对材料... 详细信息

近来尖晶石相LiNi0.5Mn1.5O4被认为是一种有前景的二次锂离子电池正极材料.但是其相对较差的循环性能和倍率性能限制了LiNi0.5Mn1.5O4的大规模应用.金属掺杂被认为是一种提高其电化学性能的有效方法.然而,还急需深层次地理解掺杂对材料结构和电化学性质的影响.采用第一性原理方法,系统地研究了金属掺杂的LiM0.125Ni0.375Mn1.5O4(M为Cr,Fe和Co)电极体系的结构与电子性质.计算结果显示,少量的过渡金属M取代LiNi0.5Mn1.5O4晶格中的Ni,能够有效抑制材料在电化学脱嵌锂过程中的体积变化(从锂化相到脱锂相,体积变化率约为4%,而未掺杂的情况为4.7%),提高材料循环性能.体系态密度表明金属掺杂能够减小体系的带隙,进而提高材料的电子传导.另外,通过Li离子的扩散计算,我们发现与未掺杂的LiNi0.5Mn1.5O4相比,Co掺杂使得Li在材料中两条不同扩散路径的扩散能垒分别降低了约90 meV和140 meV,表明Co掺杂有利于Li在材料中的快速扩散.

关键词：第一性原理尖晶石相LiNi0 5Mn1 5O4 掺杂体积变化率锂扩散能垒

质子交换膜电解水制氢阳极析氧反应催化剂的研究进展

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硅酸盐学报 2024年第6期52卷 1861-1872页

作者：曹雪洁杨磊徐光宇焦丽芳南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

氢气被认为是一种清洁的能源载体。作为应对全球能源挑战的潜在解决方案,各类可再生能源制氢工艺已受到广泛关注。质子交换膜(PEM)电解水技术具有启动和功率调节迅速的优点,是目前唯一可以耦合可再生能源发电制备高纯度氢气的技术。催... 详细信息

氢气被认为是一种清洁的能源载体。作为应对全球能源挑战的潜在解决方案,各类可再生能源制氢工艺已受到广泛关注。质子交换膜(PEM)电解水技术具有启动和功率调节迅速的优点,是目前唯一可以耦合可再生能源发电制备高纯度氢气的技术。催化剂是PEM电解水反应的关键材料,尤其是阳极侧的析氧催化剂。本文首先回顾了4类主流的电解水制氢技术,随后概述了铱基和钌基电催化剂在酸性析氧反应中的最新研究进展,特别强调了对活性/稳定性增强策略的讨论。最后,总结了该领域存在的问题和所面临的挑战,并对未来的研究方向做出了展望。

关键词：质子交换膜电解水制氢析氧反应铱基电催化剂钌基电催化剂

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乙二胺导向合成的微孔晶体磷酸钴的转化现象

物理化学学报 2013年第5期29卷 911-919页

作者：罗倩倩周世东任元李牛黄志鹏关乃佳项寿鹤南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

以乙二胺为模板剂(SDA)合成微孔晶体磷酸钴,可以得到多种不同的结构.本文在合成四种不同结构类型的微孔磷酸钴(命名为CoPO-en-1,CoPO-en-2,CoPO-en-3,CoPO-en-4,en为乙二胺的英文缩写)过程中发现,它们之间不仅可以在水热合成条件下相互... 详细信息

以乙二胺为模板剂(SDA)合成微孔晶体磷酸钴,可以得到多种不同的结构.本文在合成四种不同结构类型的微孔磷酸钴(命名为CoPO-en-1,CoPO-en-2,CoPO-en-3,CoPO-en-4,en为乙二胺的英文缩写)过程中发现,它们之间不仅可以在水热合成条件下相互转化,在焙烧处理条件下也能实现转化.研究发现,在水热合成过程中,CoPO-en-2、CoPO-en-4分别是CoPO-en-1、CoPO-en-3的晶化中间物,在较低晶化温度下或者较高温度的晶化初期,可以发现它们的身影.一旦晶化温度升高或者晶化时间延长,它们就分别转化为CoPO-en-1和CoPO-en-3.在合成产物的热处理过程中发现:CoPO-en-2、CoPO-en-3、CoPO-en-4都能够通过焙烧转化为CoPO-en-1.这种现象表明,几种微孔磷酸钴结构间的稳定性存在递变关系.

关键词：磷酸钴乙二胺结构转化水热合成焙烧转化

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海藻酸钠粘结剂用于钠离子电池红磷-碳负极

无机化学学报 2016年第6期32卷 929-934页

作者：赵林静赵庆牛志强梁静陶占良陈军南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

通过球磨法制备了红磷-碳(P-C)复合材料,并考察了海藻酸钠(SA)粘结剂用于钠离子电池P-C负极的电化学性能。结果表明,相对于聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂,SA粘结剂使P-C电极展示了较高的可逆容量(在0.1 A·g^(-1)的电流密度下循环20圈后的容量... 详细信息

通过球磨法制备了红磷-碳(P-C)复合材料,并考察了海藻酸钠(SA)粘结剂用于钠离子电池P-C负极的电化学性能。结果表明,相对于聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂,SA粘结剂使P-C电极展示了较高的可逆容量(在0.1 A·g^(-1)的电流密度下循环20圈后的容量为2 126 m Ah·g^(-1))。使用SA作粘接剂的P-C复合材料优越的电化学性能,归因于SA粘结剂与活性物质之间可能存在的化学作用力,有效缓解了红磷脱嵌钠过程中的体积变化,保持了电极的稳定性。

关键词：海藻酸钠粘结剂红磷-碳负极材料钠离子电池

碳包覆纳米SnSb合金作为高性能钠离子电池负极材料

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物理化学学报 2020年第5期36卷 99-106页

作者：李海霞王纪伟焦丽芳陶占良梁静南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

采用喷雾热解法合成了碳包覆的SnSb/C合金复合材料,利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对产物的物相和形貌进行了表征,其中SnSb/C颗粒为10 nm左右的复合材料(10-SnSb/C)作为钠离子电池... 详细信息

采用喷雾热解法合成了碳包覆的SnSb/C合金复合材料,利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对产物的物相和形貌进行了表征,其中SnSb/C颗粒为10 nm左右的复合材料(10-SnSb/C)作为钠离子电池负极时,表现出优异的循环和倍率性能。首圈放电达到722.1 mAh·g^−1,首圈库仑效率86.3%,在100、1000、3000 mA·g^−1下比容量分别为607.7、645.4、452.2 mAh·g^−1,在1000 mA·g^−1电流下循环200周后可逆容量达到623 mAh·g^−1,容量保持率为95%。SnSb/C复合材料出色的储钠性能源于其完全被碳包裹的纳米结构,该结构可以有效提高活性物质的利用率,促进电子、离子的传导,并且抑制纳米粒子在长循环过程中的粉化和团聚。

关键词： SnSb合金钠离子电池负极材料喷雾热解