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低温钠离子电池正极材料研究进展

储能科学与技术 2024年第7期13卷 2348-2360页

作者：林炜琦卢巧瑜陈宇鸿邱麟媛季钰榕管联玉丁翔福建师范大学化学与材料学院福建福州350007 福州大学化学学院先进无机含氧材料福建省重点实验室福建福州350108

由于钠储量丰富且成本低廉,钠离子电池(SIBs)在大规模储能应用中引起了广泛关注。然而,SIBs在一些高海拔、深海、航空中的应用一直受到低温环境的影响。极端温度下会导致钠离子扩散系数的降低、迁移动力学缓慢、钠枝晶的形成和严重的界... 详细信息

由于钠储量丰富且成本低廉,钠离子电池(SIBs)在大规模储能应用中引起了广泛关注。然而,SIBs在一些高海拔、深海、航空中的应用一直受到低温环境的影响。极端温度下会导致钠离子扩散系数的降低、迁移动力学缓慢、钠枝晶的形成和严重的界面反应,再加上钠的反应容易发生不可逆相变,从而严重降低SIBs的电化学性能和安全性能。因此,正极材料的合理设计和改性对于优化SIBs的低温性能具有重要意义。本文综述了近年来SIBs包括层状金属氧化物、聚阴离子化合物及普鲁士蓝类似物在内的各大正极材料在低温环境下的研究进展:层状氧化物材料在低温下电化学反应过程中经历较多的相变和结构变化,循环寿命受到一定的限制;聚阴离子类材料较大的阴离子基团使得材料的能量密度受到一定的限制;普鲁士蓝类似物高纯度的合成还是低温条件下的一大难题。现有表面包覆、晶格掺杂、结构优化等多种策略可以改善正极材料出现的上述问题。本文还进一步深刻剖析了优越的电化学性能与各种正极材料改性手段之间的构效关系;总结了SIBs低温下的发展现状与挑战,即低温对充放电中动力学反应的极大限制,以及不可避免的正负极材料和电解质之间的相互影响;并提出了自己的一些见解,为推动SIBs正极材料在低温下的进一步发展提供参考。

关键词：钠离子电池低温性能正极材料改性研究

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高核稀土嵌入的多酸材料的研究进展

中国稀土学报 2023年第3期41卷 541-570,I0004页

作者：林玉雕郑寿添李新雄福建技术师范学院材料与包装工程学院近海流域环境测控治理福建省高校重点实验室福建福清350300 福州大学化学学院福建省先进无机氧合材料重点实验室福建福州350108

高核稀土嵌入的多酸材料是近年来无机合成化学与材料化学领域的研究热点。由于稀土离子独特的电子排布和结构特征以及多酸材料的优异特性,赋予了该类材料在催化、磁学、电化学、传感探针和医药等领域重要的应用前景。本文围绕着近30年... 详细信息

高核稀土嵌入的多酸材料是近年来无机合成化学与材料化学领域的研究热点。由于稀土离子独特的电子排布和结构特征以及多酸材料的优异特性,赋予了该类材料在催化、磁学、电化学、传感探针和医药等领域重要的应用前景。本文围绕着近30年来高核稀土嵌入的多酸材料的研究进展,分别对该类材料的合成策略、结构类型、结构调控、相关性质等方面进行了详细阐述。此外,还对当前该类材料的发展所面临的挑战进行了总结,并对其应用发展提出了展望。

关键词：金属-氧簇稀土簇多酸催化磁性

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二次电池高熵电极材料研究进展

电源技术 2024年第8期48卷 1503-1520页

作者：林炜琦季钰榕管联玉陈宇鸿邱麟媛丁翔福建师范大学化学与材料学院福建福州350007 福州大学化学学院先进无机含氧材料福建省重点实验室福建福州350108

对于二次电池电极材料而言,高熵设计可以获得更好的结构稳定性、体相电子电导率以及离子扩散速率。综述了近年来锂离子电池(LIBs)、钠离子电池(SIBs)、钾离子电池(PIBs)和水系锌离子电池(ZIBs)中的高熵改性电极材料,深刻剖析了优越的电... 详细信息

对于二次电池电极材料而言,高熵设计可以获得更好的结构稳定性、体相电子电导率以及离子扩散速率。综述了近年来锂离子电池(LIBs)、钠离子电池(SIBs)、钾离子电池(PIBs)和水系锌离子电池(ZIBs)中的高熵改性电极材料,深刻剖析了优越的电化学性能与高熵结构之间的构效关系,系统总结了高熵电极材料的发展现状与挑战,并对高熵材料的优化设计提出了见解,为推动二次电池高熵电极材料的产业化提供参考。

关键词：二次电池电极材料高熵设计结构稳定性电化学性能

含磷聚硅氮烷聚合物的制备及热稳定性能与阻燃应用

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高分子材料科学与工程 2020年第9期36卷 54-58页

作者：林修煌李治农陈明锋李珊珊苏丽评周林林刘灿培福建师范大学化学与材料学院福建省高分子材料重点实验室福建省先进材料化工基础重点实验室福建福州350007

通过含乙烯基聚硅氮烷(PVSZ)和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)的加成反应,合成一种新型含磷聚硅氮烷聚合物PPVSZ。采用红外光谱、核磁共振氢谱对其结构进行了表征,利用差示扫描量热分析和热重分析研究了PPVSZ固化行为和热... 详细信息

通过含乙烯基聚硅氮烷(PVSZ)和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)的加成反应,合成一种新型含磷聚硅氮烷聚合物PPVSZ。采用红外光谱、核磁共振氢谱对其结构进行了表征,利用差示扫描量热分析和热重分析研究了PPVSZ固化行为和热稳定性能,通过扫描电镜对PPVSZ固化物的微观结构进行了研究,利用垂直燃烧和极限氧指数探究其对环氧树脂的阻燃应用。结果表明,PPVSZ能在一定的温度下发生交联反应,固化物能够形成完整致密的结构,具有良好的热稳定性能,在N2和空气氛围下质量损失5%时的温度均高于400℃,800℃的质量保留率都大于75%。此外,在环氧树脂中添加量为2.5%时,极限氧指数达到30%,垂直燃烧通过了UL-94的V-0等级。

关键词：含磷聚硅氮烷固化反应热稳定性能阻燃应用

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自交联型磺化聚醚醚酮质子交换膜的合成

高等学校化学学报 2019年第2期40卷 410-418页

作者：陈宇涵黄雪红福建师范大学化学与材料学院福建省高分子材料重点实验室福州350007

以含3,3'-二烯丙基双酚A结构单元的聚醚醚酮为基膜材料,通过自由基加成反应在取代基上引入磺酸基团,合成侧链型磺化聚醚醚酮(SPEEK)质子交换膜.用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、核磁共振氢谱(1H NMR)、热重分析(TG)和扫描电子显微镜(SEM)... 详细信息

以含3,3'-二烯丙基双酚A结构单元的聚醚醚酮为基膜材料,通过自由基加成反应在取代基上引入磺酸基团,合成侧链型磺化聚醚醚酮(SPEEK)质子交换膜.用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、核磁共振氢谱(1H NMR)、热重分析(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对SPEEK的结构进行表征.实验结果表明,巯基丙磺酸被接枝在聚醚醚酮侧基上,SPEEK膜具有明显的亲水疏水微相分离形貌,磺酸基团相互聚集形成离子通道. SPEEK膜离子交换容量为2. 12 mmol/g,钒离子渗透率为1. 54×10-6cm^2/min,低于Nafion117膜的钒离子渗透率,阻钒能力优于Nafion117膜.以SPEEK-4膜组装电池的自放电时间约为130 h,长于Nafion117膜的66 h.电池充放电循环50次,SPEEK-4膜的库仑效率、电压效率和能量效率没有明显降低,显示出良好的稳定性.

关键词：磺化聚醚醚酮质子交换膜全钒氧化还原电池钒离子渗透率交联

Thermal nitridation of triazine motifs to heptazine-based carbon nitride frameworks for use in visible light photocatalysis

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Chinese Journal of Catalysis 2015年第12期36卷 2089-2094页

作者：林珍珍林励华王心晨福州大学化学学院能源与环境光催化国家重点实验室福建福州350002

A thermal nitridation route for the assembly and polymerization of molecular triazine units to heptazine-based covalent frameworks has been successfully established. The obtained conjugated carbon nitride polymers feature nanostructures that show enhanced photocatalytic reactivity for hydrogen production under visible light irradiation.

关键词： Carbon nitride Thermal nitridation Polymerization Photocatalysis Hydrogen evolution

二核铪氧簇Hf_2O_n^(–/0)(n=1～6)的电子性质与结构演化的理论研究

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化学学报 2016年第12期74卷 1009-1017页

作者：陈仕芳陈文杰王彬章晓斌黄昕章永凡福州大学化学学院福州350116 泉州师范学院化工与材料学院泉州362000 福建省理论与计算化学重点实验室厦门361005

采用密度泛函理论(DFT)与耦合簇[CCSD(T)]相结合的计算方法对一系列二核铪氧簇合物Hf_2O_n^(–/0)(n=1~6)的电子结构进行了系统研究.通过密度泛函理论(DFT)计算对体系的势能面进行广泛的搜索,寻找能量最低的结构.采用广义Koopmans定理... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)与耦合簇[CCSD(T)]相结合的计算方法对一系列二核铪氧簇合物Hf_2O_n^(–/0)(n=1~6)的电子结构进行了系统研究.通过密度泛函理论(DFT)计算对体系的势能面进行广泛的搜索,寻找能量最低的结构.采用广义Koopmans定理计算垂直电子逸出能(VDEs)并模拟阴离子光电子谱(PES).通过理论研究阐明了二核铪氧簇Hf_2O_n^(–/0)(n=1~6)结构演化规律,并利用分子轨道分析对二核铪氧簇Hf2On–(n=1~4)的化学成键和顺序氧化进行解释.自旋密度分析显示:除Hf_2O_5中性簇之外,其它富氧簇都存在多种类型的氧自由基:氧自由基、双自由基或超氧自由基.此外,研究发现Hf2O3中性簇中的定域Hf2+位容易与分子氧O2反应形成Hf_2O_5中性簇;Hf_2O_4^(–/0)簇合物与分子O_2作用形成Hf_2O_6^(–/0)簇合物,Hf_2O_4^(–/0)簇合物可以作为潜在的分子模型研究氧分子在铪氧化物上的活化.

关键词：铪氧簇合物密度泛函理论耦合簇理论自由基模拟光电子谱

反胶束软模板法合成PANI/TiO_2纳米棒复合材料及其性能研究

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光谱学与光谱分析 2009年第9期29卷 2509-2513页

作者：孙建平翁家宝程云涛马琳璞欧阳志斌福建师范大学化学与材料学院福建福州350007 福建省高分子材料重点实验室福建福州350007

以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）形成的反胶束为模板，制备了一系列不同纳米TiO2含量的PANI／TiO2纳米复合材料。利用FTIR，UV-Vis，TG，TEM和荧光光谱等方法对产物进行了结构表征和性能研究。探讨了反胶束体系中pANI／... 详细信息

以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）形成的反胶束为模板，制备了一系列不同纳米TiO2含量的PANI／TiO2纳米复合材料。利用FTIR，UV-Vis，TG，TEM和荧光光谱等方法对产物进行了结构表征和性能研究。探讨了反胶束体系中pANI／TiO2复合纳米棒形成的自组装机理。结果表明：复合材料主要为直径30~40nm，长约400nnl的PANI／TiO2复合纳米棒，二氧化钛纳米粒子与聚苯胺大分子之间存在强的相互作用，并对复合材料的热稳定性起到提高作用，PANI／TiO2纳米复合材料在紫外和可见光区域均有吸收，并在416nm处激发产生荧光，荧光强度随着掺杂TiO2含量的提高得到了较大的增强。通过PANI／TiO2纳米棒复合材料中的激子离化和电荷传输过程探讨了PANI／TiO2的荧光量子效率和荧光强度增加的机理。

关键词：反胶束软模板聚苯胺纳米TiO2 纳米复合材料纳米棒

聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔/TiO_2纳米复合材料的光物理性能研究

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光谱学与光谱分析 2008年第12期28卷 2758-2762页

作者：孙建平翁家宝程云涛林婷黄小珠福建师范大学化学与材料学院福建福州350007 福建省高分子材料重点实验室福建福州350007

通过原位强碱诱导下的脱氯化氢缩合聚合法制备了一系列不同纳米TiO2含量的聚（2-甲氧基-5-辛氧基）对苯乙炔/纳米二氧化钛（PMOCOPV/TiO2）光电复合材料。红外光谱和拉曼光谱证实了在纳米TiO2表面的包覆层为PMOCOPV。紫外-可见吸收光谱... 详细信息

通过原位强碱诱导下的脱氯化氢缩合聚合法制备了一系列不同纳米TiO2含量的聚（2-甲氧基-5-辛氧基）对苯乙炔/纳米二氧化钛（PMOCOPV/TiO2）光电复合材料。红外光谱和拉曼光谱证实了在纳米TiO2表面的包覆层为PMOCOPV。紫外-可见吸收光谱表明随着TiO2含量的增加PMOCOPV/TiO2纳米复合材料的吸收强度提高。高分辨透射电镜观察发现PMOCOPV/TiO2是具有核-壳结构的纳米复合粒子,直径约30 nm,其中PMOCOPV包覆层的厚度约为8-10 nm。荧光光谱研究表明,PMOCOPV/TiO2纳米复合材料的最大发射波长随着TiO2含量的增加发生红移,荧光寿命约为1 ns,且随着TiO2含量的增加荧光强度和荧光寿命得到显著提高,并通过PMOCOPV/TiO2纳米复合材料中的激子离化和电荷传输过程以及复合材料中的电势能级探讨了PMOCOPV/TiO2的荧光量子效率和荧光强度增加的机理。

关键词：聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔纳米复合材料光物理性能荧光寿命