铈锌液流电池的研究进展
MXene在锌离子电池中的应用:研究进展与展望
MXene在锌离子电池中的应用:研究进展与展望陈泽;支春义【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2024(39)2【摘要】可充电锌离子电池(ZIBs)以其低成本、固有安全性、高比能量和环保特性而在大规模储能领域中引起了极大的关注。
尽管对ZIBs的正极、负极以及电解质的研究不断取得突破,ZIBs的实际性能仍难以达到实用化的要求,关键在于缺少先进材料的开发。
MXene作为一种新型的二维材料,具有各种优异的特性包括丰富的原料、可定制的结构和独特的理化特性。
二维(2D)MXene在ZIBs中的应用已经取得了重大进展。
本文简要总结了用于ZIBs的MXene的多种合成路线、MXene的环境稳定性、形态和结构特征以及化学性质的进展;详细阐述了MXene基阴极、阳极和电解质/隔膜的最新发展,丰富的成果表明MXene材料具有实现高性能ZIBs 的巨大潜力;归纳探讨了增强基于MXene的ZIBs性能的策略,包括离子插层调控、表面接枝修饰、杂原子掺杂、层间距拓宽等;最后,提出了基于MXene的ZIBs面临的挑战,展望了未来前景,旨在为开发实用化MXene基储能器件指明方向。
【总页数】11页(P204-214)【作者】陈泽;支春义【作者单位】香港城市大学材料科学与工程学系【正文语种】中文【中图分类】TM911【相关文献】1.MXenes二维纳米材料及其在锂离子电池中的应用研究进展2.MXenes的表面改性及其在碱金属离子电池中应用的研究进展3.二维MXene材料——Ti3C2Tx 在钠离子电池中的研究进展4.二维纳米材料MXene及其在锂离子电池中的应用研究进展5.MXenes在水系锌离子电池中的应用研究进展因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
铈(III)和铈(IV)的溶液动力学探究
配位水交换和溶剂化自由能等方面解释了两者的共性和区别,为铈元素的基础溶液行为和应用推广提供理论支持。
关键词 :铈 ;分子动力学 ;理论计算 ;锌铈液流电池
中图分类号 :O643.1
文献标识码 :A
文章编号 :1002-5065(2022)03-0118-4
Molecular Dynamics of Tri/Tetra-Valent Cerium in Aqueous Solution
业化进程仍需解决诸多问题,其中包括电解液的稳定性优 化、Ce3+/Ce4+ 正极反应的深入理解 [8]。
探究 Ce3+ 和 Ce4+ 的溶液动力学性质,一方面可以促进 Ln3+ 及 Ln4+ 溶液行为规律性认识的基础研究,另一方面,为 Ce 金属的有效分离和锌铈液流电池的商业化进程提供理论 支持。得益于理论化学方法和计算机运算能力的迅速发展, 运用分子力场的方法可以为我们认识金属离子的溶液动力 学提供更微观、更详细和更充分的认识 [9]。基于此,本文运 用 Amber 力场 [10] 方法模拟 Ce3+ 和 Ce4+ 的溶液动力学行为, 通过分析铈离子的水合结构、扩散系数和溶剂化自由能,寻 求两种离子溶液行为的共性和特性,为其基础研究和深入应 用提供帮助。
铈离子与水的结合自由能通过使用自由能微扰 (FEP) 方 法 [18] 计算。在该过程中,铈离子从气相微扰到水溶液中,微 扰状态由两个变量 λvdW 和 λcoul 控制,分别表示该状态下 铈与水分子之间的范德华和静电相互作用。两个微扰因子的 增量为 0.1,故自由能计算需经历 21 个微扰窗口。每个微扰 窗口进行上述的预平衡过程及 2 纳秒的平衡动力学。铈离子 从气相到溶液的自由能变基于这些窗口之间的能量差异,通 过 Bennett 接受率方法 [19] 计算。
《铈掺杂氧化锌纳米管的制备及其发光性能研究》范文
《铈掺杂氧化锌纳米管的制备及其发光性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的发展,掺杂纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域展现出巨大的应用潜力。
其中,铈掺杂氧化锌纳米管(Ce-doped ZnO nanotubes)因其在光电器件、生物标记、光催化等领域的潜在应用而备受关注。
本文旨在研究铈掺杂氧化锌纳米管的制备方法,并对其发光性能进行深入探讨。
二、铈掺杂氧化锌纳米管的制备1. 材料与设备制备铈掺杂氧化锌纳米管所需的材料包括氧化锌粉末、铈盐、溶剂等。
设备则包括高温炉、离心机、扫描电子显微镜(SEM)等。
2. 制备方法采用溶胶-凝胶法结合高温煅烧技术制备铈掺杂氧化锌纳米管。
具体步骤如下:(1)将氧化锌粉末与铈盐按一定比例混合,加入溶剂中形成均匀的溶胶。
(2)通过凝胶化过程使溶胶形成凝胶。
(3)将凝胶在高温炉中进行煅烧,得到铈掺杂氧化锌纳米管。
三、铈掺杂氧化锌纳米管的发光性能研究1. 发光性能测试利用X射线衍射(XRD)、SEM、光谱仪等设备对制备的铈掺杂氧化锌纳米管的晶体结构、形貌及发光性能进行测试。
2. 发光性能分析(1)晶体结构与形貌分析:通过XRD和SEM观察铈掺杂氧化锌纳米管的晶体结构和形貌特征。
结果显示,制备的纳米管具有较高的结晶度和良好的形貌。
(2)发光性能分析:在紫外光激发下,铈掺杂氧化锌纳米管表现出明显的发光性能。
发光强度与铈的掺杂浓度有关,适当掺杂可提高发光强度。
此外,纳米管的发光性能还与其尺寸、表面缺陷等因素有关。
四、结论本文采用溶胶-凝胶法结合高温煅烧技术成功制备了铈掺杂氧化锌纳米管。
通过XRD、SEM和光谱仪等设备的测试,发现制备的纳米管具有较高的结晶度和良好的形貌。
在紫外光激发下,铈掺杂氧化锌纳米管表现出明显的发光性能,发光强度与铈的掺杂浓度、纳米管的尺寸和表面缺陷等因素有关。
适当掺杂铈可以提高氧化锌纳米管的发光性能,为其在光电器件、生物标记、光催化等领域的应用提供了新的可能性。
以铈镧合金作为氢燃料电池阳极材料的性能研究
以铈镧合金作为氢燃料电池阳极材料的性能研究铈镧合金作为氢燃料电池阳极材料一直备受关注和研究。
随着氢能技术的快速发展,燃料电池作为一种清洁能源已经成为替代传统燃油的重要选择。
在燃料电池中,阳极材料的性能直接影响着电池的输出效率和稳定性。
铈镧合金作为一种有潜力的阳极材料,具有良好的催化活性和稳定性,因此引起了研究者们的广泛关注。
在铈镧合金作为氢燃料电池阳极材料的性能研究中,首先需要对铈镧合金的结构和物理性质进行深入了解。
铈和镧是稀土元素,它们的合金具有特殊的晶体结构和电子结构,从而赋予了合金优异的催化性能。
通过实验和理论计算,可以揭示铈镧合金的原子结构、表面形貌和电子能级结构,为进一步研究其在燃料电池中的应用奠定基础。
其次,需要考察铈镧合金在氢氧化反应、氧还原反应和氧气分解等关键反应中的催化活性。
在氢燃料电池中,阳极材料主要参与氢氧化反应,而氧还原反应则是电池内部的另一个重要反应。
铈镧合金作为阳极材料,其表面结构和催化活性直接影响着这些关键反应的进行速率和效率。
因此,通过一系列的电化学实验和表征手段,可以评估铈镧合金在不同条件下的催化性能,为其在实际应用中的优化和改进提供参考。
此外,还需要研究铈镧合金与其他材料的复合应用。
在实际燃料电池中,为了提高阳极材料的性能和稳定性,可以将铈镧合金与其他金属或化合物进行复合,形成多元复合材料。
通过调控不同材料的比例和结构,可以实现阳极材料的性能优化,提高电池的整体性能和长期稳定性。
因此,研究铈镧合金与其他材料的复合应用,对于提升氢燃料电池的整体性能具有重要意义。
让我们总结一下本文的重点,我们可以发现,铈镧合金作为氢燃料电池阳极材料的性能研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
通过深入研究铈镧合金的结构特性、催化活性和复合应用,可以为燃料电池技术的发展提供重要的理论支撑和实际指导。
未来,随着材料科学和能源技术的不断进步,相信铈镧合金在氢燃料电池领域将发挥越来越重要的作用,为清洁能源的普及和应用作出更大的贡献。
铈对锌-铁合金电沉积的影响
1 实 验 内容
1 1 试 样 的准备 .
镀 液配 方及操 作 条件
KCl Zn 2 C1
2 0g 0 /L 9 0 1 0 L L
收 稿 日期 : 0 70 —5 20 —40 修 回 日期 : 07 0 —9 20 —5 0 基金项 目: 云南省 中青年学术 技术 带头人后备人才 资助 项 目( P 0 2 Y O 1) 作者简 介 : 章江洪 ( 9 3 ) 女 , 17 一 , 安徽滁州人 , 明理工大学副教授 . 昆
维普资讯
20 年 1 08 月
电 镀 与 精 饰
第 3 卷第 1 总 18 0 期( 7 期)
・ 7・ 1
Th fe to r u d tv n Zn- l y e Ef c f Ce i m Ad ii e o Fe Al o
El c r d p st0 e t 0 e 0 ii n
Z A G J n -og Z A G Yn -e Y N Li L O S a -n H N i g h n , H N igj , A e , U h ol a i i
F S 4 ・ H2 eO 7 0
来改善金属电沉积层的综合性能。本文拟在氯化物 电沉积 z .e nF 合金镀液 中添加氯化亚铈 , 考察铈添 加剂 的作用 。
抗 坏血 酸
铈
10g 。 /L 0~1 1 。 mmo f l L 4 mL I J .
光亮 剂 B N
a c ft e c a i . n e o h o t ng
《2024年铈掺杂氧化锌纳米管的制备及其发光性能研究》范文
《铈掺杂氧化锌纳米管的制备及其发光性能研究》篇一一、引言近年来,稀土元素掺杂的半导体纳米材料因其在光电子、磁性以及光电转换等领域的重要应用,备受科学界关注。
氧化锌(ZnO)作为一种具有高载流子迁移率的半导体材料,其在光电、气敏以及压电等领域也显示出广泛的应用前景。
本论文着重研究了铈(Ce)掺杂氧化锌纳米管的制备方法,以及其发光性能的研究。
二、铈掺杂氧化锌纳米管的制备(一)制备方法本实验采用化学溶液法,通过在氧化锌纳米管中掺杂铈元素,成功制备了铈掺杂氧化锌纳米管。
具体步骤包括:首先,制备出纯净的氧化锌纳米管;然后,将铈盐溶液与氧化锌纳米管进行混合,通过一定的反应条件使铈元素掺入氧化锌纳米管中。
(二)制备条件优化在制备过程中,我们通过调整掺杂浓度、反应温度、反应时间等参数,优化了铈掺杂氧化锌纳米管的制备条件。
实验结果表明,适当的掺杂浓度、反应温度和反应时间对于获得高质量的铈掺杂氧化锌纳米管至关重要。
三、铈掺杂氧化锌纳米管的发光性能研究(一)发光性能测试我们采用光致发光光谱(PL)和X射线衍射(XRD)等手段,对铈掺杂氧化锌纳米管的发光性能进行了研究。
通过PL光谱测试,我们可以观察到铈掺杂后的氧化锌纳米管在可见光区域出现了明显的发光峰。
(二)发光机理分析实验结果表明,铈元素的掺入改变了氧化锌纳米管的能带结构,使得其发光性能得到显著提高。
在光激发下,铈离子与氧化锌之间的能量传递过程导致了可见光发射。
此外,我们还发现,适当的掺杂浓度和反应条件对于优化发光性能具有重要作用。
四、结论本研究成功制备了铈掺杂氧化锌纳米管,并对其发光性能进行了研究。
实验结果表明,铈元素的掺入能够显著提高氧化锌纳米管的发光性能。
通过对制备条件的优化,我们得到了最佳的制备参数,为实现高质量铈掺杂氧化锌纳米管的规模化生产奠定了基础。
此外,对发光机理的分析有助于我们深入理解铈掺杂氧化锌纳米管的发光过程,为进一步优化其发光性能提供了理论依据。
一种氧化三价铈离子的液流电池
一种氧化三价铈离子的液流电池氧化三价铈离子的液流电池是一种利用氧化三价铈离子在电极间进行氧化还原反应来产生电能的装置。
液流电池是一种可以实现长时间稳定供电的能源储存技术,它的工作原理是通过将电解质溶液中的氧化剂和还原剂分别储存在两个电池中,并通过电极之间的流动来实现电能的转化。
氧化三价铈离子(Ce3+)是一种具有良好氧化还原性能的化学物质。
在液流电池中,氧化三价铈离子可以在电解质溶液中接受电子从而被还原为四价铈离子(Ce4+),同时氧化剂还原为还原剂。
在电池的工作过程中,氧化剂和还原剂通过电解质溶液分别流经两个电池,而氧化三价铈离子则在两个电极之间进行氧化还原反应,从而产生电能。
液流电池的优势在于可以实现高效能量储存和快速响应,在可再生能源和电动车领域具有广泛的应用前景。
而氧化三价铈离子作为液流电池中的重要电催化剂,具有较高的电化学性能和储能效率,可以有效提高液流电池的性能和稳定性。
液流电池的构造主要包括电解质溶液、电极和电流集电体。
电解质溶液是液流电池中的重要组成部分,其中含有氧化剂和还原剂。
电极是液流电池中进行氧化还原反应的地方,其中一个电极上的氧化剂被还原,而另一个电极上的还原剂被氧化。
电流集电体则是将电极上的电荷收集并输出的部分。
在液流电池中,氧化三价铈离子的还原反应是通过电子传递的方式进行的。
当液流电池工作时,电解质溶液中的氧化剂会接受电子从而被还原,而氧化三价铈离子则被氧化为四价铈离子。
这个过程是可逆的,即在电池放电时氧化四价铈离子会被还原为氧化三价铈离子,同时还原剂被氧化为氧化剂。
液流电池的工作原理和性能受到多种因素的影响,如电解质溶液的浓度、电极材料的选择以及电流密度等。
为了提高液流电池的性能,研究人员进行了大量的研究工作。
其中,改进电解质溶液的组成和浓度、优化电极材料的制备工艺以及提高电流集电体的导电性能等方法被广泛应用。
氧化三价铈离子的液流电池是一种高效能量储存和转化装置。
通过在电极间进行氧化还原反应,氧化三价铈离子可以实现电能的转化,从而满足不同领域对电能的需求。
铈锌液流电池
铈锌液流电池铈锌液流电池是一种超级有趣且非常有潜力的电池类型哦。
这种电池呢,它的工作原理很独特。
它主要是利用铈和锌这两种元素在不同价态之间的转换来实现电能的储存和释放。
就像是两个小伙伴在不同的状态下相互配合来完成一个重要任务一样。
铈元素可以在不同的氧化态之间灵活切换,锌元素也是如此。
在充电的时候呢,电能被用来改变铈和锌的化学状态,把它们变成高能量的状态储存起来。
等到需要用电的时候呢,这些处于高能量状态的铈和锌就会释放出电能,就像储蓄罐里的钱,需要的时候就可以拿出来花啦。
铈锌液流电池有很多厉害的地方。
其一,它的能量密度还不错哦。
这意味着在相同的体积或者重量下,它能够储存更多的电能。
这对于很多设备来说是非常重要的,比如说电动汽车,如果电池的能量密度高,汽车就能行驶更远的距离而不需要频繁充电。
其二,它的循环寿命比较长。
就像一个耐用的小物件,经过很多次的充电和放电过程,依然能够保持良好的性能。
这可不像那些比较脆弱的电池,用不了几次就不行了。
其三,它在安全性方面也有一定的优势。
不像有些电池可能会存在过热甚至爆炸的风险,铈锌液流电池相对来说比较稳定。
从环保的角度来看,铈锌液流电池也是很友好的。
铈和锌这两种元素在地球上的储量相对比较丰富,不像一些稀有金属那么稀缺。
而且在电池的生产、使用以及回收过程中,对环境的压力相对较小。
比如说,在电池报废之后,其中的铈和锌元素相对比较容易回收再利用,这就减少了对环境的污染。
在应用方面,铈锌液流电池的潜力也是巨大的。
在可再生能源的存储方面,它可以发挥重要的作用。
我们都知道,像太阳能和风能这些可再生能源,它们的产生是不稳定的,有时候多有时候少。
有了铈锌液流电池,就可以把多余的电能储存起来,等到电能不足的时候再释放出来,这样就可以让能源的供应更加稳定。
而且在一些偏远地区,电力供应不稳定的情况下,铈锌液流电池也可以作为一种可靠的备用电源。
比如说一些小村落或者是野外的基站之类的,有了这种电池,就不用担心突然停电的问题啦。
《2024年铈离子改性钒氧化物阴极材料在水系锌离子电池中的应用及其储能机理探究》范文
《铈离子改性钒氧化物阴极材料在水系锌离子电池中的应用及其储能机理探究》篇一一、引言随着科技的快速发展和绿色环保意识的提高,电池技术的研发与创新变得日益重要。
其中,水系锌离子电池因其在高能量密度和环保性能方面的突出优势,近年来得到了广泛的关注。
钒氧化物作为一种常用的阴极材料,在水系锌离子电池中表现出了优异的电化学性能。
而铈离子的引入,更是为钒氧化物阴极材料的性能提升提供了新的可能。
本文将探讨铈离子改性钒氧化物阴极材料在水系锌离子电池中的应用及其储能机理。
二、铈离子改性钒氧化物阴极材料的研究进展(一)铈离子改性的重要性铈离子因其独特的电子结构和物理化学性质,在材料科学中具有广泛的应用。
将铈离子引入钒氧化物中,可以改善其电子导电性、提高其结构稳定性,从而提升阴极材料的电化学性能。
(二)改性方法与材料制备铈离子改性钒氧化物的方法主要包括溶胶凝胶法、共沉淀法、水热法等。
通过这些方法,可以制备出具有不同铈钒比例的复合材料,为后续的电化学性能研究提供基础。
三、铈离子改性钒氧化物阴极材料在水系锌离子电池中的应用(一)材料结构与性能经过铈离子改性的钒氧化物阴极材料,其晶体结构、电子结构和表面性质都得到了优化。
这些改性使得材料在水系锌离子电池中表现出更高的比容量、更好的循环稳定性和更高的充放电效率。
(二)电化学性能分析通过循环伏安法、恒流充放电测试、交流阻抗谱等电化学测试手段,我们可以深入分析铈离子改性钒氧化物阴极材料在水系锌离子电池中的电化学性能。
实验结果表明,经过适当比例的铈离子改性后,材料的电化学性能得到了显著提升。
四、储能机理探究(一)锌离子存储机制在水系锌离子电池中,锌离子的存储机制是决定电池性能的关键因素之一。
铈离子改性的钒氧化物阴极材料通过提供更多的活性位点、改善材料的电子导电性和结构稳定性,从而促进锌离子的存储和传输。
(二)储能过程分析在充电过程中,锌离子从电解液中嵌入到阴极材料中;在放电过程中,锌离子从阴极材料中脱出并返回到电解液中。
江西理工大学2014年度国家自然科学基金资助项目进展报告汇
基于不确定数据挖掘的滑坡区域地质灾害危险性评价方法研究
地区科学基金项目
D0218
47
毛伊敏
18
51161008
等离子控制原位合成梯度涂层阻裂调控及界面冶金行为研究
地区科学基金项目
E010702
49
陈颢
19
51162012
稀土掺杂钨酸盐下转换材料的制备及其在太阳能电池中的应用
地区科学基金项目
地区科学基金项目
E050303
50
胡俊峰
40
51267006
新型机械变磁通轴向磁场永磁同步电机磁通调节机理与分析设计研究
地区科学基金项目
E070303
49
刘细平
41
51268017
面向中小城市交通管理控制的多元混合交通仿真建模研究
地区科学基金项目
E080701
50
邝先验
42
51302116
碳基薄膜的多元纳米复合与低摩擦纳米表面协同效应机理
G031203
36
杨斌清
73
71361014
晶圆制造中具有多约束耦合的组合设备调度与运行控制优化
地区科学基金项目
G0110
34.5
潘春荣
地区科学基金项目
E0422
50
朱茂兰
55
51365015
柔顺机构疲劳损伤退化状态识别与稳健可靠性优化设计
地区科学基金项目
E050402
50
伍建军
56
51365016
WC硬质合金与碳基薄膜的强耦合结构设计及其水润滑摩擦学机理
地区科学基金项目
E050503
50
周升国
铈电池胶体的配制
铈电池胶体的配制摘要研究了以铈为活性物质的氧化还原胶体电解质作为电池正极材料。
Ce3+/Ce4+有比较高的氧化还原电位,制备成胶体后能提高反应物的浓度,改善了电池的性能。
使用分散法配制了甲基磺酸铈、硝酸铈和硫酸锌三种胶体。
研究了二氧化硅含量和酸浓度对胶体的粘度和电导率的影响,用电镜扫描对胶体进行了表面形貌观察和分析。
结果表明,当二氧化硅含量适中时,胶体的凝胶状态、表面结构及电性能方面表现出色,适当的酸浓度能提高胶体的电导和改善凝胶状态。
电解质粒子均匀的分散在凝胶网络结构中,孔隙较多,有利于解质的扩散和迁移,有助于胶体电解质容量的提高。
关键词铈电池,胶体电解质,粘度,电导率,电池性能,库伦效率.文献综述我国具有丰富的铈资源。
据报导,我国铈的工业储量约为2000万吨(以Ce02计),可开发利用达千年以上,这为我国稀土氧化铈工业应用和发展奠定了雄厚的物质基础。
在稀土的17个性质很相似的伴生元素中,铈最容易辨认。
因为铈有个显著的化学特性,除了像其他稀土元素通常以三价状态存在外,他还会以四价状态稳定存在。
这种离子价态的差异性必然会扩大化学性质的差异性,利用这种差异性就能比较容易把铈同相邻的其他稀土元素分离开来,因而就出现了化学法提铈。
这便于化学家们对铈的提取和认识,加上他资源丰富易提取,比其他稀土产品价格便宜,也就使他成为最早有实际用途的稀土。
铈的应用领域非常广泛,几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。
如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。
1.1铈元素的理化性质1.1.1铈元素基本性质铈属于镧系元素[31,英文名称Cerium,原子序数58,相对原子质量140.115铈是灰色金属,有延展性,质软,新切开的表面具有银白色的光泽但在空气中慢被氧化,需要保存在煤油中。
熔点799"C,沸点3426"C。
《2024年锰铈复合氧化物的制备及其在水系锌离子电池正极材料的应用研究》范文
《锰铈复合氧化物的制备及其在水系锌离子电池正极材料的应用研究》篇一一、引言随着人们对可再生能源的追求和对环保意识的提升,电池技术的研究日益成为科技领域的重要课题。
水系锌离子电池因其高能量密度、低成本和环境友好性而备受关注。
正极材料作为电池的关键组成部分,其性能直接决定了电池的整体性能。
锰铈复合氧化物因其独特的物理和化学性质,被视为水系锌离子电池正极材料的理想候选者。
本文将详细介绍锰铈复合氧化物的制备方法及其在水系锌离子电池正极材料的应用研究。
二、锰铈复合氧化物的制备锰铈复合氧化物的制备方法主要有溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法等。
本文采用共沉淀法来制备锰铈复合氧化物。
首先,根据所需的化学计量比,将锰盐和铈盐溶于适量的去离子水中,形成混合盐溶液。
然后,在搅拌条件下,向混合盐溶液中加入沉淀剂,使锰、铈离子共同沉淀。
接着,对得到的沉淀进行洗涤、干燥和煅烧,最终得到锰铈复合氧化物。
三、锰铈复合氧化物的性质锰铈复合氧化物具有较高的比表面积、良好的电子导电性和离子导电性。
此外,其晶体结构有利于锌离子的嵌入和脱出,使得其在水系锌离子电池中具有较好的电化学性能。
四、锰铈复合氧化物在水系锌离子电池正极材料的应用1. 制备正极片:将锰铈复合氧化物、导电剂和粘结剂混合,制成浆料,然后均匀涂布在集流体上,干燥后得到正极片。
2. 电池组装:以锌片为负极,以适当浓度的锌盐溶液为电解液,将正极片和负极进行组装,得到水系锌离子电池。
3. 电化学性能测试:对组装的电池进行循环伏安测试、恒流充放电测试和循环稳定性测试等,以评估锰铈复合氧化物在水系锌离子电池中的电化学性能。
五、实验结果与讨论通过电化学性能测试,我们发现锰铈复合氧化物在水系锌离子电池中具有较高的比容量、较好的循环稳定性和较高的库伦效率。
这主要归因于其独特的晶体结构、良好的电子导电性和离子导电性以及较高的锌离子嵌入和脱出能力。
此外,我们还发现,通过调整锰、铈的比例和煅烧温度等参数,可以进一步优化锰铈复合氧化物的电化学性能。
《2024年铈掺杂氧化锌纳米管的制备及其发光性能研究》范文
《铈掺杂氧化锌纳米管的制备及其发光性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展,纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域中展现出巨大的应用潜力。
其中,氧化锌(ZnO)纳米材料因其优异的电学、光学以及光电性能,在光电器件、传感器、太阳能电池等领域有着广泛的应用。
近年来,铈(Ce)掺杂的氧化锌纳米材料因其独特的发光性能和良好的稳定性,受到了广泛关注。
本文将重点研究铈掺杂氧化锌纳米管的制备方法及其发光性能。
二、铈掺杂氧化锌纳米管的制备(一)材料选择与准备制备铈掺杂氧化锌纳米管所需的主要材料包括氧化锌粉末、氧化铈粉末、表面活性剂等。
所有材料均需经过严格的筛选和预处理,以确保其纯度和活性。
(二)制备方法本文采用化学气相沉积法(CVD)制备铈掺杂氧化锌纳米管。
具体步骤包括:在高温条件下,将氧化锌和氧化铈混合粉末置于反应室中,通过引入载气将反应物带入反应室,在一定的温度和压力下进行反应,生成铈掺杂的氧化锌纳米管。
(三)制备过程中的参数控制制备过程中,需要严格控制反应温度、压力、反应时间等参数,以确保纳米管的形貌和性能。
此外,还需对表面活性剂的用量进行优化,以获得最佳的制备效果。
三、铈掺杂氧化锌纳米管的发光性能研究(一)发光性能测试方法通过紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪等设备对铈掺杂氧化锌纳米管的发光性能进行测试。
通过分析光谱数据,了解其发光机制。
(二)发光性能分析实验结果表明,铈掺杂的氧化锌纳米管具有优异的发光性能。
其发光机制主要归因于铈离子的能级跃迁以及纳米管的量子限域效应。
此外,通过优化制备过程中的参数,可以进一步调控其发光性能,使其在光电器件等领域具有更广泛的应用。
四、结论本文采用化学气相沉积法成功制备了铈掺杂的氧化锌纳米管,并对其发光性能进行了深入研究。
实验结果表明,铈掺杂的氧化锌纳米管具有优异的发光性能和良好的稳定性,其发光机制主要归因于铈离子的能级跃迁以及纳米管的量子限域效应。
此外,通过优化制备过程中的参数,可以进一步调控其发光性能,为其在光电器件、传感器、太阳能电池等领域的应用提供了新的可能性。
稀土元素在新型电池中的应用研究探讨
稀土元素在新型电池中的应用研究探讨在当今科技飞速发展的时代,能源存储技术的进步对于推动社会的可持续发展至关重要。
新型电池作为一种高效、清洁的能源存储方式,正受到广泛的关注和研究。
而稀土元素在其中扮演着不可或缺的角色,为提升电池性能、拓展应用领域发挥着关键作用。
稀土元素,包括镧、铈、镨、钕等 17 种元素,具有独特的电子结构和物理化学性质。
这些性质使得它们在新型电池中展现出了卓越的应用潜力。
在锂离子电池中,稀土元素的应用较为广泛。
例如,镧和铈可以用于改善锂离子电池正极材料的结构稳定性和电化学性能。
通过掺杂镧和铈,正极材料的晶体结构能够得到优化,从而提高锂离子的嵌入和脱出效率,增强电池的充放电性能和循环寿命。
另外,稀土元素还可以在锂离子电池的负极材料中发挥作用。
比如,钕可以用于改性石墨负极,增加其比容量和循环稳定性。
通过与石墨形成复合物,钕能够改善负极材料的导电性,减少充放电过程中的容量衰减,使电池具有更好的综合性能。
除了锂离子电池,稀土元素在钠离子电池中也有重要的应用价值。
钠离子电池作为一种新兴的电池技术,具有资源丰富、成本低廉等优势。
在钠离子电池的正极材料中,引入稀土元素可以调控材料的晶体结构和电子结构,提高钠离子的扩散速率和电极的稳定性。
在新型的固态电池中,稀土元素同样具有不可忽视的作用。
固态电池以其高安全性和高能量密度的特点,成为未来电池发展的重要方向之一。
稀土氧化物可以作为固态电解质的添加剂,提高电解质的离子电导率和稳定性,从而改善固态电池的性能。
然而,稀土元素在新型电池中的应用也面临着一些挑战。
首先,稀土元素的开采和提纯过程相对复杂,成本较高,这在一定程度上限制了其大规模应用。
其次,稀土元素在电池中的作用机制还需要进一步深入研究,以便更好地优化其应用效果。
为了推动稀土元素在新型电池中的广泛应用,科研工作者们正在不断努力。
一方面,他们致力于开发更加高效、环保的稀土开采和提纯技术,降低成本;另一方面,通过深入的实验研究和理论计算,揭示稀土元素在电池中的作用机制,为优化电池性能提供科学依据。
锌铁液流电池研究现状及展望
锌铁液流电池研究现状及展望
电池已经是当今社会中不可或缺的重要组件,使用领域包括交通、工业等诸多领域。
其中,锌铁液流电池是一种新型高效可再循环的电池,专用于便携式等应用,是近年来快速发展
的新型电池。
\
锌铁液流电池的核心是锌铁汞电解质,其具有有高的化学安定性,不受温度变化的影响和
循环使用的能力,然而面临技术的瓶颈也比较多。
随着近年来上述瓶颈的不断深入研究,
锌铁液流电池发展迅速。
目前,已经发展出许多锌铁液流电池制造技术,同时也提出了许多改善和优化技术,提高
锌铁液流电池的可靠性和续航能力。
改善包括材料技术,如研发电解质电极材料,提高电
极材料金属电解质之间的物理结合;新型构件,如研发灵敏的温度控制技术,用于准确地
控制电解质的速度;新型电池,如发展新型锌铁液流电池。
\
随着新型电池技术的持续发展,未来锌铁液流电池将更加先进,性能更加优化,由于其高
安全性,易准备性等优点,是未来高端竞争和发展的方向。
因此,深入研究新型锌铁液流
电池的性能与发展前景就显得尤为重要。
《2024年锰铈复合氧化物的制备及其在水系锌离子电池正极材料的应用研究》范文
《锰铈复合氧化物的制备及其在水系锌离子电池正极材料的应用研究》篇一一、引言随着新能源汽车和智能设备的飞速发展,能源问题已经成为人类面临的重要挑战之一。
在众多电池类型中,水系锌离子电池因其高能量密度、长寿命、低成本等优点备受关注。
正极材料作为电池的核心部分,其性能直接决定了电池的电化学性能。
锰铈复合氧化物作为一种新型的正极材料,具有高容量、低成本、环境友好等优点,成为当前研究的热点。
本文将重点探讨锰铈复合氧化物的制备方法及其在水系锌离子电池正极材料的应用研究。
二、锰铈复合氧化物的制备锰铈复合氧化物的制备方法多种多样,本文介绍一种典型的固相法。
首先,按照一定比例将锰盐和铈盐混合均匀,然后进行球磨、干燥、煅烧等步骤,最终得到锰铈复合氧化物。
在制备过程中,需要控制反应温度、反应时间、原料配比等因素,以保证产物的纯度、结晶度和形貌。
此外,还可以通过添加表面活性剂、调整煅烧气氛等方法对产物进行优化。
三、锰铈复合氧化物在水系锌离子电池正极材料的应用锰铈复合氧化物作为水系锌离子电池的正极材料,具有良好的电化学性能。
首先,其具有较高的理论容量,能够满足高能量密度的需求。
其次,锰铈复合氧化物具有良好的循环稳定性和倍率性能,能够保证电池的长寿命和快速充放电。
此外,锰铈复合氧化物还具有成本低、环境友好等优点,符合当前绿色能源的发展趋势。
在应用过程中,需要对电池的电化学性能进行测试和分析。
通过循环伏安法、恒流充放电测试、交流阻抗谱等方法,可以了解电池的容量、充放电性能、循环稳定性等关键指标。
同时,还需要对正极材料的形貌、结构、成分等进行表征和分析,以了解其电化学性能的内在原因。
四、实验结果与讨论通过实验测试和分析,我们发现锰铈复合氧化物作为水系锌离子电池的正极材料,具有良好的电化学性能。
在循环伏安法测试中,正极材料表现出较高的容量和较好的充放电平台。
在恒流充放电测试中,正极材料表现出优异的倍率性能和循环稳定性。
同时,通过对正极材料的形貌、结构、成分等进行表征和分析,我们发现锰铈复合氧化物具有较好的结晶度和均匀的颗粒分布。
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对C e ( / C e ( 能否适用于液流电池做了深入研究, 得出 2个结论: 1 ) 随着硫酸浓度的 Ⅲ) Ⅳ)
第 8期
金荣荣等: 铈锌液流电池的研究进展
8 5 7
增加, 氧化还原峰电流降低; 2 ) 氧化还原反应的峰电势差随着硫酸浓度的提高而增大, 但是当浓度超过 2m o l / L时, 继续增加酸的浓度, 电势差会降低。利用 C e ( / C e ( 与V ( / V ( 分别作为电池正 Ⅲ) Ⅳ) Ⅲ) Ⅱ) 负极活性物质, 组装电池测试表明, 电池能保持( 1 8 7± 0 0 0 5 )V的电压在 4 8h以上, 库伦效率能达到 8 7 %, 并且电池的自放电很小, 证明 C e ( / C e ( 电对可以用于液流电池。 Ⅲ) Ⅳ)
1 0 ] 2 0 0 2年, 夏熙等 [ 用线性极化法和交流阻抗法, 研究了不同浓度 C e ( 的电化学行为, 当C e ( Ⅳ) Ⅳ)
2m o l / L时, 体系的极化电阻最小。当 C e ( / C e ( 体系处于稳态时, C e ( 反应为传质控 浓度为 0 Ⅲ) Ⅳ) Ⅳ) 制; 而体系处于暂态时, 为传荷控制; 当处于二者之间时, 为二者混合控制。提高电解液传质效率和加入
析氢反应:
- 2 H++2 e ( E s . S H E ) → H 2 0 =0V v
c h a r g e
( 4 )
铈锌液流电池的总反应为: 2 C e ( C H S O ) n ( C H S O ) C e ( C H S O ) n( E . 4 8V ) 幑帯 帯 帯幐 2 3 3 3 +Z 3 3 2 3 3 4 +Z c e l l =2
d i s c h a r g e c h a r g e
( 5 )
在上述反应中, 反应式( 2 ) 和反应式( 4 ) 是充电 过程中的析氢和析氧副反应。副反应的存在导致电 解液在电池运行过程中浓度逐渐变高, 铈盐晶体析 出大大降低电池的容量; 同时, 电池在运行过程中, 正负极电荷平衡主要靠氢离子来调节, 副反应会大 大降低溶液中的氢离子浓度, 影响电池的寿命; 另 外, 副反应还会造成能量损耗, 降低电池的能量效 率。因此, 在电池设计中, 有必要通过改善电极和电 解液的方法抑制电池的副反应, 从而延长电池的使 用寿命。 铈锌液流电池的原理 / 装置结构如图 1所示。
1 铈锌液流电池的原理
稀土铈具有 2种价态( C e ( 和C e ( ) , 性质也比较活泼, 同时 C e ( / C e ( 电势很高, 因此 Ⅲ) Ⅳ) Ⅲ) Ⅳ) 可将 C e ( 和C e ( 作为氧化还原液流电池的电对。在铈锌氧化还原液流电池体系中, 使用甲磺酸 Ⅲ) Ⅳ) 溶液作为溶剂能获得更高的电势窗口, 从而有效地提高了 C e ( 的溶解度, 降低水的分解和提高锌的 Ⅲ)
进入 2 1世纪, 能源危机和环保压力迫使各国将重心从传统的能源转向可再生能源的开发。太阳
储存电能方式有很多种, 大致可分为: 物理法( 如扬水蓄能、 飞轮蓄能和压缩空气蓄能等) 和化学法
铈锌液流电池是由 C e ( / C e ( 电对作为正极活性物质, 与锌负极组装成氧化还原液流电池, Ⅲ) Ⅳ)
正极反应:
2 0 1 2 1 2 1 3收稿, 2 0 1 3 0 1 1 4修回 1 1 C 2 6 2 1 3 2 0 4 5 7 0 ) 资助项目 科技型中小企业技术创新基金( 通讯联系人: 王立民, 研究员;T e l : 0 4 3 1 8 5 2 6 2 4 4 7 ;F a x : 0 4 3 1 8 5 2 6 2 8 3 6 ;E m a i l : l m w a n g @c i a c . j l . c n ;研究方向: 电池材料
8 ] 9 ] C e ( 电对在硝酸、 硫酸、 高氯酸以及甲磺酸体系中的动力学性能 [ 。本世纪初,V i j a y a b r a t h i 等[ 利用 Ⅳ)
循环伏安法, 以玻碳作工作电极, 探索 C e ( / C e ( 电对在 1m o l / L硝酸、 硫酸、 高氯酸以及不同浓度 Ⅲ) Ⅳ) 的甲磺酸介质中的氧化还原反应动力学过程。结果显示, 电对的氧化还原反应是准可逆过程, 随着 C e ( 浓度的增加, 阳极峰会逐渐变得明显, 并且在较低的电势就会出现。因此, 可以采取电解高浓度 Ⅳ) 的C e ( 的方法获得较高的转换效率。 Ⅲ)
第3 0卷 第 8期 2 0 1 3年 8月
应用化学 C H I N E S EJ O U R N A LO FA P P L I E DC H E M I S T R Y
V o l . 3 0I s s . 8 A u g . 2 0 1 3
檵殝
檵檵檵檵殝 综合评述 檵殝
8 5 6
c h a r g e
应 用 化 学 第 3 0卷
3 + 4 + - 2 C e C e +2 e ( E . 7 2Vv s . S H E ) 幑帯 帯 帯幐 2 0 =1
d i s c h a r g e
( 1 )
析氧反应: H O → 2 负极反应:
6 ] 2 0 0 4年, P l u r i o nS y s t e m s 公司 [ 研发了一种新型的铈锌液流电池, 其单电池能够成功地在 4 0 0 0~ 2 5 0 0 0A/ m 的电流密度下运行。 后续实验发现, 该体系较大的不足是 C e ( / C e ( 在甲磺酸溶液中的 Ⅲ) Ⅳ)
图1 铈锌液流电池的原理 / 装置 F i g . 1 I l l u s t r a t e dp r i n c i p l e / d e v i c eo f C e Z nf l o wb a t t e r y
2 铈锌液流电池的研究进展
2 . 1 电解液 在铈锌液流电池中, 电解液起着非常重要的作用, 如何确定电解液浓度的大小和比例直接决定了电 池的性能。由于 C e ( / C e ( 具有较高的电极电势, 有必要对电对的氧化还原反应动力学性能进行 Ⅲ) Ⅳ) 0年代, 就 有 科 学 家 在 固 定 电 极 和 旋 转 圆 盘 电 极 上, 研究了 C e ( / 系统地研究。早在上个世纪 8 Ⅲ)
1 1 ] 催化剂可以提高体系的反应速率。P a u l e n o v 等[ 探索了 C e ( / C e ( 的动力学以及在硫酸体系中 Ⅲ) Ⅳ)
的溶解度问题, 得到在 2 0~ 6 0℃条件下, 0 1~ 4m o l / L硫酸体系中的硫酸铈的溶解度, 提高温度和硫酸 的浓度可以提高硫酸铈的溶解度。但是, 铈离子很容易与硫酸形成复杂的化合物, 从而影响离子的溶解 度以及循环可逆性。在 4 0℃、 硫酸铈浓度为 1~ 2m o l / L时, 电池表现出良好的充放电性能, 但石墨电极 在测试过程中发生了明显的腐蚀, 使液流电池的性能受到影响。他们认为 C e ( / C e ( 相对低的溶 Ⅲ) Ⅳ) 解度以及在碳表面较低的动力学反应, 决定了 C e ( / C e ( 可能不适合液流电池体系。而同年 4月, Ⅲ) Ⅳ) F a n g 等
2 + - Z n +2 e n( E 7 6Vv s . S H E ) 幑帯 帯 帯幐 Z 0 =-0
c h a r g e
1 - O +2 H++2 e ( E . 2 3Vv s . S H E ) 0 =1 2 2
c ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ a r g e
( 2 )
d i s c h a r g e
( 3 )
7 ] 沉积效率 [ 。一般正极电解质为甲磺酸铈, 负极电解质为甲磺酸锌, 电解液为甲磺酸溶液。电池充放电 6 ] 过程中, 具体原理如下 [ :
檵檵檵檵殝
铈锌液流电池的研究进展
, b , c 金荣荣 a 马立群 a 尹东明 b 王立民 b
a ( 南京工业大学材料科学与工程学院 南京 2 1 0 0 0 9 ; b
[ 2 3 ] 9 7 4年由 T h a l l e r 提出, 它具有容 响应等特点。氧化还原液流电池( 以下简称液流电池) 概念最早在 1
量功率可调、 寿命长、 可靠性高、 制造和维修费用低等满足电网需求的特点, 使该类新型储能电源倍受研 究者的青睐。 理论上, 能用于液流电池的电对种类有很多, 而真正能成为电池电对必须满足溶解度大、 化学性质 稳定、 电极反应可逆性高、 无副反应以及电对电位差大等特点, 所以至今能成功用于液流电池体系的电
能、 风能和潮汐能等可再生能源的大规模开发应用, 是国家实施可持续发展战略的必由之路。但这些新 能源存在最大的问题是电力供应不稳, 所以配备相应的储能设施来保证电能稳定持续的供应显得非常
1 ] 重要 [ 。
( 如各种储能电池) 。对电网而言, 储能电源需要具备储存量大、 寿命长、 稳定性高以及在充放电时迅速
溶解度比较低。
1 4 ] 2 0 0 5年, We i 等[ 研究了流动型电池对 C e ( 在硝酸和硫酸介质中的电化学氧化行为, 通过循环 Ⅲ)
伏安和恒电压电解实验发现, C e ( / C e ( 在酸溶液浓度较大时具有较高的动力学速度, 在硝酸体系 Ⅲ) Ⅳ) 中, 较大的离子浓度能促进电子迁移和提高电解效率; 在硫酸体系中, 随着硫酸浓度的增加, 峰电势差逐
中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室 长春 1 3 0 0 2 2 ;
c
常州储能材料与器件研究院 常州 2 1 3 0 0 0 )
摘 要 铈锌氧化还原液流电池与其它液流电池相比, 具有电压高、 原材料资源丰富和价格便宜等优点, 在储 能方面具有很大的应用发展潜力。本文总结了铈锌液流电池的研究进展, 特别是对电解液的发展进行了重点 总结, 并指出了今后铈锌液流电池研究的发展方向。 关键词 铈锌液流电池, 电解液, 电极材料, 研究进展 中图分类号: O 6 1 4 文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 0 0 5 1 8 ( 2 0 1 3 ) 0 8 0 8 5 5 0 6 : 1 0 . 3 7 2 4 / S P . J . 1 0 9 5 . 2 0 1 3 . 2 0 5 8 7 D O I