【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404083
以一位考古学教授在四川自贡恐龙遗址考察引发的遐想为载体,介绍了U-Pb定年法的基本原理,以及样品采集、样品处理后的分析方法和检测结果处理,全面地科普了U-Pb定年法的相关知识。同时,本文介绍了自贡地区的恐龙文化及产业,向读者展现恐龙之都的魔力。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240063
本工作研究了镍钴双金属磷化物(Ni-Co-P)在水溶液中的稳定性。结果显示,Ni-Co-P能与H2O反应,发生自腐蚀生成Ni2+、Co2+和PO43-离子,同时产生H2。Ni-Co-P与H2O的自腐蚀反应速率受到镍钴比例影响,Ni-Co-P中的Co含量升高,其在水中的腐蚀速率降低。详细研究了镍、钴投料比(nNi/nCo)为1∶2制备的Ni-Co-P在水中的腐蚀行为,其在水中的腐蚀速率与溶液pH值、氧气含量、光照、温度等因素有关。为了抑制Ni-Co-P (nNi/nCo=1/2)在水溶液中的腐蚀,在其表面包裹一层惰性TiO2保护层,这层TiO2保护层能有效减缓Ni-Co-P在水中的腐蚀,增强其稳定性。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230488
首先采用共沉淀方法制备富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2原始样品(P-LRMO),然后通过简单的湿化学法以及低温煅烧方法对其进行不同含量Ga2O3原位包覆。透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)结果表明在P-LRMO表面成功合成了Ga2O3包覆层。电化学测试结果表明:含有3%Ga2O3的改性材料G3-LRMO具有最优的电化学性能,其在0.1C倍率(电流密度为25 mA·g-1)下首圈充放电比容量可以达到270.1 mAh·g-1,在5C倍率下容量仍能保持127.4 mAh·g-1,优于未改性材料的90.7 mAh·g-1,表现出优异的倍率性能。G3-LRMO在1C倍率下循环200圈后仍有190.7 mAh·g-1的容量,容量保持率由未改性前的72.9%提升至85.6%,证明Ga2O3包覆改性能有效提升富锂锰基材料的循环稳定性。并且,G3-LRMO在1C倍率下循环100圈后,电荷转移阻抗(Rct)为107.7 Ω,远低于未改性材料的251.5 Ω,表明Ga2O3包覆层能提高材料的电子传输速率。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240189
构建表面无机-有机复合包覆层,用于改善高镍层状(NCM811)正极材料结构和界面不稳定问题。复合包覆层由纳米偏铝酸锂(LiAlO2,LAO)和环化聚丙烯腈(cPAN)构成。该复合包覆层中LAO是一种典型的锂离子导体,可提供Li+迁移通道;PAN环化后,可产生离域的π键,形成具有电子导电性的cPAN。材料表面复合包覆层的结构及成分研究表明,该复合包覆层均匀分布在NCM811材料表面。半电池测试结果表明,在2.7~4.3 V(vs Li/Li+)电压范围内,在180 mA·g-1电流密度下,改性后的NCM811材料循环150周后容量保持率为84.8%。而同样条件下,原始NCM811材料容量保持率为65.5%。该复合包覆层可有效提升NCM811结构和界面稳定性,减少电解液分解,降低界面阻抗。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240164
This work adopts a multi-step etching-heat treatment strategy to prepare porous silicon microsphere composite with Sb-Sn surface modification and carbon coating (pSi/Sb-Sn@C), using industrial grade SiAl alloy micro-spheres as a precursor. pSi/Sb-Sn@C had a 3D structure with bimetallic (Sb-Sn) modified porous silicon micro-spheres (pSi/Sb-Sn) as the core and carbon coating as the shell. Carbon shells can improve the electronic conductivity and mechanical stability of porous silicon microspheres, which is beneficial for obtaining a stable solid electrolyte interface (SEI) film. The 3D porous core promotes the diffusion of lithium ions, increases the intercalation/delithiation active sites, and buffers the volume expansion during the intercalation process. The introduction of active metals (Sb-Sn) can improve the conductivity of the composite and contribute to a certain amount of lithium storage capacity. Due to its unique composition and microstructure, pSi/Sb-Sn@C showed a reversible capacity of 1 247.4 mAh·g-1 after 300 charge/discharge cycles at a current density of 1.0 A·g-1, demonstrating excellent rate lithium storage performance and enhanced electrochemical cycling stability.
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202407020
开发用于制氢的高效光催化剂在可持续能源研究中至关重要。本研究设计并制备了一种具有S型异质结结构的共价三嗪框架(CTF)-Cu2O@NC复合材料,旨在提高光催化制氢的效率。由于氮掺杂碳(NC)层和S型异质结的协同效应,复合物的光吸收能力、电子-空穴分离效率和产氢活性显著增强。该系统的结构和光电化学表征表明,S型异质结不仅提高了光生载流子的分离效率,而且还保持了很强的氧化还原能力,从而进一步促进了光催化反应。此外,NC层可以同时减少Cu2O的光腐蚀并促进电子转移。实验结果表明,CTF-7% Cu2O@NC复合材料在可见光照射下表现出优异的制氢性能,达到15645 μmol∙g-1∙h-1,大大超过了纯CTF的光催化活性(2673 μmol∙g-1∙h-1)。这项研究为开发高效、创新的光催化材料提供了一种新方法,有力地支持了可持续氢能源的发展。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240363
通过溶剂热并辅以硫化法制备了金属有机骨架(MOF)基镍钴双金属硫化物微球,并通过高温热解有机碳源盐酸多巴胺制备了痕量氮掺杂碳包覆(NC)的Ni-Co-S@NC钠离子电池负极材料。这种改性能够有效提高电极材料的导电性以及结构和界面的稳定性,从而提高材料的循环稳定性。其中表面包覆约5 nm碳层的Ni-Co-S@NC-0.5微球具有出色的长循环寿命,其在1A·g-1下循环1 000圈后,仍有381.8 mAh·g-1的放电比容量和75.2%的容量保持率,相应地每圈循环的容量衰减量仅为0.126mAh·g-1;Ni-Co-S@NC-0.5||NVP/C (NVP:Na3V2(PO4)3)钠离子全电池在1 A·g-1下经过100次循环后,可逆放电比容量为386.2mAh·g-1,容量保持率为88.6%,库仑效率稳定在98.1%左右。动力学研究表明,Ni-Co-S@NC-0.5的储钠过程以赝电容行为控制为主,钠离子扩散系数在10-11~10-13 cm2·s-1之间,同时具有相对小的电荷转移阻抗(36.7 Ω)。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230480
在镍钴铝酸锂正极材料Li[Ni0.8Co0.15Al0.05]O2(NCA)制备过程中表面遗留的碱性物质会严重影响其循环稳定性能,针对这一难题,提出使用Y(PO3)3对其进行表面包覆改性,利用Y(PO3)3与表面残留的LiOH反应消除表面残碱,并探讨包覆改性对NCA整体性能的影响机制。测试分析结果表明,在低温煅烧过程中前驱体表面会形成均匀致密的Y(PO3)3和LiPO3包覆层,LiPO3有较高的离子电导率,双包覆层能够防止活性物质在电化学循环过程中与电解液相互接触时发生有害副反应,提高电极材料的循环稳定性。其中Y(PO3)3包覆量(质量分数)为1%的样品在0.1C下的首次库仑效率从未改性样品的78.65%提高到88.50%,在1C下循环150圈后容量保持率从59.38%提高到85.33%,相比于未改性样品具有更高的首次库仑效率和更优异的循环性能。