杜荣斌
表面技术
doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2006.02.006
MH/Ni电池内压过高导致安全隐患,所以采取对负极片进行表面处理来降低MH/Ni电池的内压.对负极片进行表面处理的关键是浸胶胶液配方及涂抹胶液的均匀程度,特别是负极片表面的碳颗粒是否会迁移到隔膜和电解液中.负极浸胶的胶液主要是将水、SBR、Ni粉、导电碳黑等按一定的比例配比混合均匀而成.通过对比试验,测试内压、容量等性能,发现使用C配方(SBR:H2O:碳黑:Ni=1.5:30:30:1.5)的电池内压最低,内压介于0.58～0.76 MPa之间,达到了降低内压的预期效果,且电池的其它性能也不错.
关键词:
MH/Ni电池
,
表面处理
,
内压
,
胶液
杜荣斌
,
刘涛
材料保护
doi:10.3969/j.issn.1001-1560.2006.01.005
为阻止氢离子在电沉积铬过程中与三价铬离子竞争析出,提高金属铬电沉积效率,选用1631这种含氮的阳离子表面活性剂作为阻氢剂,在硫酸铵+硼酸介质中扫描极化曲线,利用极化曲线法研究1631在铬电极表面的阻氢作用,以析氢过电位为指标,选取1631浓度、溶液pH值、温度和搅拌速度为影响阻氢效果的4因素,设计L9(34)的正交试验.经优化,确定1631阻氢的最佳试验条件为:1631浓度20 mg/L,温度45℃,pH值2.4,搅拌速度0.42 mL/s.在该工艺条件下,对含有20 mg/L 1631的硫酸铬铵进行电沉积铬,金属铬沉积的电流效率提高了12.23%,1631起到了很好的阻氢作用.研究表明,1631是提高铬电沉积效率的有效阻氢剂.
关键词:
电沉积铬
,
阻氢剂
,
阻氢作用
,
正交设计法
钮东方
,
吴志娟
,
张历朴
,
杜荣斌
,
徐衡
,
张新胜
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61070-1
CO2是一种储量丰富且廉价易得的可再生 C1资源.以 CO2为原料的羧化反应可将 CO2高效转化成羧酸及其衍生物等高附加值化学品.例如, CO2和环氧化物反应生成环状碳酸酯属于“原子经济”反应,是有效利用 CO2的方法之一,其产物环状碳酸酯广泛用于极性有机溶剂、电池电解液和化妆品等.由于 CO2化学性质非常稳定,不易活化,制备环状碳酸酯的传统方法是以金属卤化物或金属配合物为催化剂在高温高压下进行反应.因此,开发出操作简便且能耗低的绿色技术用于合成环状碳酸酯面临巨大挑战.
最近研究表明,电催化技术可使环氧化物和 CO2在温和条件下转化为环状碳酸酯.已报道的电催化反应研究重点都是如何通过多相或均相电催化还原 CO2的方式使环氧化物能够在温和条件下进行羧化反应.然而, CO2电还原生成的 CO2?-自由基非常活泼,在其扩散到溶液中与环氧化物反应之前易在电极上直接转化为 CO和碳酸盐等副产物,从而导致羧化反应较低的电流效率.
Ema课题组报道环氧化物与 CO2羧化反应经历三个步骤,即开环反应、CO2插入反应和闭环反应,其中开环反应活化能最大,是羧化反应决速步骤.与已报道的电催化途径不同,本文通过建立一个由电化学反应和羧化反应组成的催化反应体系,旨在通过降低开环反应活化能来促进环氧化物羧化反应.在电化学反应过程中,由牺牲阳极提供羧化反应必需的路易斯酸,即电制镁盐；在羧化反应过程中,通过电制镁盐和咪唑溴盐的协同作用实现环氧化物和 CO2在温和条件下高效率地转化为环状碳酸酯.
实验首先选取环氧苯乙烷为反应原料,考察了电制镁盐、共催化剂的阳离子以及羧化反应温度对目标产物产率的影响.如果羧化反应过程中没有镁盐或直接用等量溴化镁代替电制镁盐,羧化产率仅为5.4%和35.5%,而电制镁盐条件下羧化反应产率高达90.7%,表明电制镁盐作为路易斯酸催化剂对提高羧化反应产率是必不可少的.比较了在 N2和 CO2气氛中分别电解制备得到的镁盐的催化性能. N2气氛中电制镁盐更高的催化性能可能与溶剂乙腈或支持电解质的阳离子在阴极发生电还原生成的物质有关.该电还原产物可部分代替溴离子与电制镁盐配对,由于其体积更大,一定程度上提高了电制镁盐的亲电性,有利于羧化反应进行.如果用四丁基溴化铵代替咪唑溴盐作为共催化剂,羧化反应产率从90.7%降为65.5%.羧化反应过程中溴离子对电制镁盐的配对能力受共催化剂阳离子静电引力的牵制而减弱,共催化剂的阳离子对溴离子的静电引力越强,溴离子对电制镁盐亲电性的影响就越弱.前期研究成果表明,在乙腈溶液中咪唑阳离子对阴离子的静电引力明显强于季铵阳离子,由此可认为当咪唑溴盐作为共催化剂时提高了电制镁盐的亲电性,促进了环氧化物的开环反应.提高羧化反应温度虽然可以降低环氧化物开环反应的活化能,但也会降低 CO2在乙腈溶液中的溶解度,50°C反应较为合适.在最优反应条件下考察了该催化体系对其他环氧化物羧化反应的普适性,所得环状碳酸酯产率为48.3%–90.7%.
关键词:
电解制备镁盐
,
咪唑溴盐
,
二氧化碳
,
环氧化物
,
羧化反应
,
环状碳酸酯
杜荣斌
,
刘涛
,
姜效军
电镀与涂饰
在硫酸铝、草酸钠、硫酸钠、氟化钠及硼酸的混合介质中,用极化曲线法研究了十八烷基三甲基氯化铵(简称1831)在铬电极表面的阻氢作用.采用正交试验,讨论了1831用量、温度、pH和搅拌速率对析氢电位负移量的影响,确定了最佳实验条件为:1831 20mg/L,温度35℃,pH 1.7,搅拌速率0.56mL/s.在该工艺条件下,金属铬沉积的电流效率提高了13.24%.实验证明,1831是氟化物体系中铬电沉积的有效阻氢剂.
关键词:
铬
,
电沉积
,
十八烷基三甲基氯化铵
,
阻氢剂
,
正交试验
杜荣斌
,
刘涛
,
孔学军
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2009.04.020
锂离子电池具有比能量高、质量轻、体积小、电压高、安全性好和无记忆效应等特点,而正极材料是其研究的重点.采用柠檬酸络合法成功地合成了锂离子电池正极材料LiMn2O4,并用X射线衍射仪、红外光谱、差热分析仪和扫描电镜等手段对其最优合成条件及合成产物的结构和电化学性能作了初步研究.在最佳条件下,即柠檬酸与金属离子的摩尔比为1.3左右及温度为700℃,制备的正极材料LiMn2O4具有较高的初始容量和较好的循环稳定性,即初始放电容量约为132 mAh·g-1,40次循环后能保持初始容量的90%,完全可以用于高比能长寿命的锂离子蓄电池.
关键词:
锂离子电池
,
正极材料
,
LiMn2O4
,
柠檬酸络合法
杜荣斌
,
刘涛
,
姜效军
稀有金属材料与工程
采用溶胶凝胶法合成掺杂稀土镨离子的锂锰尖晶石LiPrxMn2-xO4,并对其结构和电化学性能进行初步研究.结果表明,当掺入的Pr3+含量较低(x≤0.02)时,得到的产物能保持完整的尖晶石结构,并表现出极佳的电化学性能.Pr3+的掺入使材料的循环稳定性能大幅度提高,而这种提高是源于Pr3+对尖晶石结构的稳定作用.电极材料LiPr0.02Mn1.98O4显示了最优的电化学性能,在0.2 C放电速率下,其初始放电容量为118 mAh·g-1,100次循环后仍能保持初始容量的98%.
关键词:
尖晶石LiMn2O4
,
掺杂
,
镨
,
锂离子电池
杜荣斌
,
刘涛
,
姜效军
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2007.06.014
以LiOH, NiO, Co2O3, Ba(OH)2为原料, 利用流变相反应法制备前驱物(优点是反应体积小, 原料混合得比较均匀, 在反应过程中金属元素的原始比例能够保持不变), 然后在空气中灼烧,合成了掺杂钡离子的锂镍钴复合氧化物锂离子电池正极材料. 用ICP-AES,SEM,粉末X射线衍射法表征了该复合氧化物的组成和结构. 用模拟充放电系统,在100 mA·g-1的恒定电流密度下测定其充放电性质, 第二周放电比容量高达192 mAh·g-1, 循环50周后放电比容量还有158 mAh·g-1,容量保持在83%.
关键词:
流变相合成
,
固熔体
,
电化学性能
