【摘 要】
：
本论文的主要内容是关于Na2O-MnO-P2O5三元体系相图所确定的一种锰基磷酸盐材料Na3Mn2（PO4）（P2O7）的Fe掺杂产物Na3Mn2-xFex（PO4）（P2O7）的形貌改进、性质表征,以及将其作为钠离子电池、锂离子电池及锂离子混合电容器的电极材料时的电化学性能研究。本论文探索性研究了一种生物材料用于锂离子电池负极材料的电化学性能测试。本论文的具体研究内容包括:1)本论文通过溶胶凝胶
论文部分内容阅读
本论文的主要内容是关于Na2O-MnO-P2O5三元体系相图所确定的一种锰基磷酸盐材料Na3Mn2（PO4）（P2O7）的Fe掺杂产物Na3Mn2-xFex（PO4）（P2O7）的形貌改进、性质表征,以及将其作为钠离子电池、锂离子电池及锂离子混合电容器的电极材料时的电化学性能研究。本论文探索性研究了一种生物材料用于锂离子电池负极材料的电化学性能测试。本论文的具体研究内容包括:1)本论文通过溶胶凝胶法合成了具有碳包覆的Fe掺杂的Na3Mn2（PO4）（P2O7）材料(记为Na3Mn2-xFex（PO4）（P2O7）/C（x=0/0.2/0.4）,下文简记为NMFP（C）-0/0.2/0.4)。Na3Mn2（PO4）（P2O7）由Na2O-MnO-P2O5三元体系相图所确定。该三元相图共有22个三元相区,Na3Mn2（PO4）（P2O7）化合物为其中一种新化合物（正交晶系,空间群为P212121）。本论文通过调节合成过程中原料种类、升温速率等关键因素,使该化合物的微观形貌由大小不一的微米级块状体转变为尺寸较为一致的纳米线状形貌;通过X射线粉末衍射法和Rietveld精修给出了该化合物的晶体结构信息。本文首次研究了NMFP（C）系列材料的磁学性质,使用综合物性测试仪（PPMS）对其进行磁学测试表明,随着铁的掺杂量的提升,其逐渐由典型的铁磁性物质转变为反铁磁物质,反铁磁相变温度为4 K,并具有一定的半导体特性。通过磁学相关公式证明其价态与X射线光电子能谱数据（XPS）测试结果相吻合,证明铁掺杂是成功的,并计算出其作为半导体的理论带隙值,显示材料具有潜在的半导体特性。2)论文研究了经过改性的NMFP（C）系列材料作为钠离子电池正极材料的电化学性能,并首次将其作为锂离子电池负极材料以及锂离子混合电容器负极材料。实验表明当Fe掺杂量x=0.4时样品具有最佳的电化学性能。将其应用于钠离子电池正极材料时,测试结果表明样品微观形貌的改变大大提升了该材料的比容量与循环稳定性等器件性能。将其应用于锂离子电池负极极材料时,相比商业化的负极材料石墨,本论文合成的纳米线状材料具有更高的质量比容量和更好的循环稳定性。将其应用于锂离子混合电容器时,器件的工作电压可高达4 V,且能够在2 A g-1的大电流下稳定工作。3)本论文探索了使用食用藕粉为原材料烧制生物碳材料,并将其应用于锂离子电池负极。测试表明在600℃下烧制成的生物碳材料,在0-3 V工作区间内,可提供约400m A h g-1的比容量(电流密度为100 m A g-1),即使大电流密度时(1 A g-1)时,比容量仍可达到380 m A h g-1,该性能参数与商业化石墨相近。该研究工作证明生物质材料经一定方法处理后也具有成为电池材料的潜力,并为食药行业废料以及厨余垃圾的处理提供了一个新的高附加值应用前景
其他文献
超子是一种不同于核子的重子,其夸克组分中存在奇异性夸克。针对包含奇异性夸克物质的研究为核物理拓展了一个新的研究领域——奇异性核物理。自发现超子以来,关于超子的研究主要集中在超子与核子的相互作用以及超子与核子形成束缚态等问题上。目前,理论和实验上对于自由空间中超子和核子的相互作用了解得比较清楚,但是对于核介质中超子和核子的相互作用还存在一些问题,尤其对于Σ超子与核子的相互作用。早期人们认为其与核子的
经过多年发展,电场强化技术已被广泛应用于石油、化工和食品等工业领域。因此,利用外加电场技术来促使球形电介质的相变过程有着广泛的应用前景。在热力学中,球形电介质的相变理论是一个非常值得研究的课题。本文利用静电场对球形电介质的特殊作用,深入研究了静电场对球形介电液滴或球形介电气泡相变过程的影响机理,为进一步将电场应用于球形电介质相变过程中奠定了坚实的理论基础。由经典的热力学基本方程出发,建立由球形电介
为促进能源体系的多元化同时降低能源利用的成本,水系锌离子电池近些年被给予了大量的关注。然而,其直接使用锌金属作为负极的作法却是一把双刃剑,一方面降低了电池的生产成本,但另一方面又因锌与电解液的副反应增加了电池的不稳定性。在众多的改进策略中,采用供锌材料作为正极,以避免水系锌离子电池对锌金属负极的依赖,有望从根本上解决上述问题,但目前在这方面的研究却很少,对于高性能供锌正极材料的探索仍有待开展。另外
准周期拼图模型可以用来描述准晶的几何结构。Ammann-Beenker（AB）拼图模型是八次对称准晶模型中最为广泛使用的,而局部构型的几何性质是理解准晶体形成机理的关键。本论文研究了AB拼图的7种基本构型及其相关的性质,并引入几组阿曼线来探究构型变换及其关联性质。在局部生长规则的基础上,对AB拼图的生长模型进行改善,使其能够从任意的构型出发,最终形成具有八次对称结构的准周期拼图。基于之前研究者提出
由于便携式设备、电动汽车等产品得到了广泛且快速的应用与普及以及现代社会对储能体系的需求快速扩大,使得锂离子电池难以满足人们对低成本、高安全性储能体系的需求。钠离子电池与水系锌离子电池因其低成本等优点逐渐走进人们的视野,有望成为新型电化学储能体系的候选者。锰基磷酸盐正极材料无毒无害、坏境友好,适合规模化生产。其诱导效应能进一步提高锰元素的工作电压,而稳固的三维开放结构使其具备良好的热稳定性,因此拥有
白光有机发光二极管（white organic light-emitting diodes,WOLEDs）由于具有高效、低能耗、无蓝光损伤、超薄、柔性和可弯曲发射等优点,被认为是最有前途的节能环保固态照明技术,在照明领域具有广阔的应用前景。目前,WOLEDs的商用化产品已经出现在市场上,但对于WOLEDs最重要的研究仍然是如何进一步提高其工作效率和稳定性。根据自旋统计理论,在电注入的情况下会产生2
现如今锂离子电池广泛应用到新能源车后,其在某些方面的重要性已经可以与燃料相提并论。作为新型的能源存储系统,锂离子电池的发展不仅减轻了人类对日益减少的化石能源的过度依赖从而减少了环境污染,同时也为我国经济的可持续发展提供了新的思路。在锂离子电池系统中,其性能的好坏主要决定于电极材料。作为正极材料的典型代表聚阴离子化合物Li Fe PO4因其安全性和循环稳定性已被商业化应用,然而其理论比容量(170
本文研究了Skyrmion晶体当中电子态的输运特性,包括两个工作,一个是拓扑数和次近邻跃迁强度变化导致Skyrmion晶体中电子态的拓扑相变,这也属于输运研究的一种,另一个工作是研究在栅极电压调制下的Skyrmion晶体中电子态的输运特性。通过考虑拓扑霍尔电导率和纳米带边缘态,即Skyrmion晶体的体边界对应关系,第一个工作重点研究了拓扑性质与次近邻跃迁（t’）、交换耦合强度（J）和Skyrmi
在科技飞速发展的21世纪,已经商业化应用的锂离子电池由于其高成本、低安全性和可持续性问题,导致其在大规模应用如电网存储等方面的部署仍受到限制。因此迫切需要其他低成本、高性能和安全性等综合性能高的储能系统来作为锂离子电池的替代品。其中具有高安全性、低成本、绿色环保的水系锌离子电池以及资源丰富、价格低廉、制备工艺可借鉴现有锂离子电池成熟方案的钠离子电池相继成了当前的研究热点,这两类新型的二次电池均有望
激光诱导击穿光谱（Laser-induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）是一种等离子体光谱技术,具有快速分析和多元素同时在线分析等诸多优点。近年来应用领域不断得以拓展并获得了快速的发展。其中,再加热正交双脉冲激光诱导击穿光谱技术（Double-pulse Laser-induced Breakdown Spectroscopy,DP-LIBS）是一种极具潜力的微烧蚀高