有色金属新能源材料技术理论与应用

固体电解质电池和包含该固体电解质电池的电池模块及电池组 1135     

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本发明涉及一种固体电解质电池及包含所述固体电解质电池的电池模块，所述固体电解质电池包括正极、负极和置于正极和负极之间的隔膜，其中，负极包括：负极集流体；形成于所述负极集流体的至少一个表面上并包含第一负极活性材料、第一固体电解质和第一电解质盐的第一负极活性材料层；以及形成于第一负极活性材料层上并包含第二负极活性材料、第二固体电解质、第二电解质盐和熔点为30℃至130℃的增塑剂的第二负极活性材料层，所述固体电解质电池在所述增塑剂的熔点和130℃之间的温度下被激活，并在第二负极活性材料的表面上形成固体电解质界

水电解制氢装置 1008     

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本发明公开了一种水电解制氢装置，包括底板，所述底板的顶面搭接有水电解箱，所述水电解箱的底部固定安装有支撑脚，且水电解箱的底部通过支撑脚与底板相搭接，所述底板顶面的右侧固定安装有固定条和磁吸挡板，且固定条位于磁吸挡板的两侧，所述固定条的顶部搭接有蓄电池，所述蓄电池的底部固定安装有支撑条和吸附板。该水电解制氢装置，通过抽动蓄电池，使吸附板与磁吸挡板分离，使蓄电池和支撑条与底板和固定条滑动即可拆出蓄电池，通过将悬挂环从悬挂杆抽出，即可取出过气管和进气斗，扭动第三连接管，即可拆离注液斗，从而达到了便于灵活地对多个组件进行灵活拆装的效果，使用起来更加方便。

固体电解质水电解膜电极及其制备方法 1254     

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本发明属于一种电解水制氢装置，涉及一种固体电解质膜电极及其制备方法，本发明通过调节水电解膜电极阳极粘结剂和催化剂的分布，制备双催化层阳极结构，低粘结剂含量的催化层有利于气体扩散与物质传输，而高粘结剂含量的催化层结构有利于质子的传质和增加质子透过率，本发明结合这两种优点，制备了双催化层结构，并将其用于固体电解质水电解膜电极，提升电解水的制氢效率。

MoS2/C材料的水系铝离子超级电容器及其电化学性能 1256     

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摘要: 本文采用水热法制备花状的MoS2、对MoS2进行碳化烧结制备MoS2/C复合材料。本文讨论水系电解液中的铝离子浓度对MoS2/C复合材料电化学性能的影响。结果表明，当电解液中的铝离子浓度较低时，MoS2/C电极材料的比电容较高，等效串联电阻较小，电化学性能较好。1 mol/L的AlCl3电解液在40 A/g的电流密度下，等效串联电阻为1.083 Ω，比电容达到189 F/g，表现出优良的电容性能。

高性能钴铝双金属氢氧化物超级电容器储能性能研究 361     

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摘要: 设计高性能电极材料是提高超级电容器比电容的关键，具有挑战性。在此通过简单的共沉淀法制备了具有三维层状结构的电极材料。电化学测试表明，CoAl-LDH电极在1 Ag?1时的比电容可达805.0 Fg?1，循环4000圈后，比电容仅衰减5.7%。将CoAl-LDH作为正极，办公废纸衍生的碳材料AC为负极构建非对称超级电容器。基于CoAl-LDH//AC的非对称超级电容器(ASC)在749.2 W kg?1时具有34.9 Wh kg?1的高能量密度，并且在3000次循环后具有出色的容量保持率95.6%。并由两个串联器件驱动风扇模型和小船模型。

导电聚合物PEDOT:PSS包覆对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料性能的影响 1235     

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摘要: 本文采用湿法包覆法成功制备了聚(3,4-亚乙基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐) (PEDOT:PSS)包覆的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料，研究了包覆改性前后材料的微观结构及电化学性能。LiNi0.8Co0.15Al0.05O2颗粒表面的聚合物PEDOT:PSS包覆层厚度大约为14 nm，PEDOT:PSS包覆的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2具有良好的电化学性能，在0.1 C倍率下首次放电比容量193.8 mAh/g，1 C循环100次后容量保持率为90.3%。PEDOT:PSS包覆层具有高电导率，可以提高材料的导电性，因此PEDOT:PSS包覆的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2具有高放电比容量、好的循环稳定性和良好的倍率性能。

固体电解质以及使用该固体电解质的二次电池 1147     

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本发明提供可传导镁离子的新颖的固体电解质以及使用该固体电解质的二次电池。所述固体电解质具有用通式MgxMySiOz(其中，M为选自Ti、Zr、Hf、Ca、Sr以及Ba之中的至少1种，x满足0＜x＜2，y满足0＜y＜2，z满足3＜z＜6)来表示的组成。

铝离子电池正极材料的研究进展与展望 1255     

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摘要: 铝离子电池是一种以金属铝为负极，铝基离子液体为电解质的新型电化学储能器件，具有负极容量高，安全性好及成本低等优点。而目前铝离子电池的发展主要受限于其正极性能，如容量低，循环性差等，这限制了其进一步发展和未来的实际应用。因此寻找合适的铝离子电池正极材料，特别是性能相对突出的正极材料，是目前铝电池研究方向的重中之重。本文综述了近年来铝电池正极材料的研究进展和相关优化方法。最后，对未来铝离子电池正极材料的发展提出展望。

石墨烯掺杂诱导准2D纳米氧化铝的制备和表征 1096     

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摘要: 通过在醇铝法制备纳米氧化铝的过程中，添加不同掺杂量的石墨烯纳米材料，经溶剂热、干燥和煅烧等过程后，制备了准2D结构的片状纳米氧化铝材料；通过SEM和XRD的测试表征，随着石墨烯含量的增加，纳米氧化铝有呈现准2D的片状结构的趋势，当石墨烯含量在0.04%质量比时，氧化铝几乎全部形成准2D片状结构，石墨烯含量进一步增加时，形成氧化铝相互堆叠的立体结构。

高固含晶体硅太阳能电池双面铝浆研究 1086     

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摘要: 为研发出更高固含量的铝浆，将苯乙烯–马来酸酐共聚物(SMA)引入到铝浆中，多角度表征并分析了SMA对铝浆性能的影响。流变性能测试和沉降实验结果表明：SMA分子通过吸附在铝粉表面以提高铝浆的分散性和稳定性，添加量为0.6% (质量分数)时效果最好。当固含量为80%的铝浆中含有SMA时，浆料具有良好的印刷性，铝栅线线宽约148.13 μm，线电阻率约1.3 × 10?5 Ω·cm。

宏量制备层状Ti3C2及其超级电容的性能 432     

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将钛粉、铝粉、石墨粉和少量锡粉混合，用原位烧结技术宏量制备高纯度前驱体材料Ti3AlC2，再以浓氢氟酸为刻蚀剂进行选择性刻蚀，改变刻蚀时间宏量制备出层间距可调节的层状剥离Ti3C2。使用X射线衍射和场发射扫描电子显微镜分别表征了Ti3AlC2和Ti3C2的结构和层间距微观形貌，并对用Ti3C2制成的电极进行了电化学性能测试分析。结果表明，相比其它在相同条件下制备的电极其比容量大幅度提高，且具有良好的超级电容性能。

基于细观结构的铝电解阴极炭块钠扩散过程的数值分析和实验研究 1059     

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依据铝电解阴极炭块结构的非匀质特性,将其看作由炭骨料和沥青粘合剂组成的多相复合材料,从细观结构的角度研究了钠的扩散过程。采用Matlab编写不同炭骨料粒度组成和含量的随机圆、椭圆、多边形骨料投放模型程序,得到七种阴极炭块细观结构模型图片,并以igs模型文件形式导入ANSYS建立了二维有限元数值模型。依据扩散方程和热传导方程的相似性,采用ANSYS的热分析单元对钠扩散过程进行模拟求解,分析了炭骨料粒度组成、含量和形貌对钠扩散过程的影响。结果表明,与炭块中沥青相比,炭骨料对炭块中的钠扩散的阻碍作用更大,炭骨料颗粒圆度越小、骨料粒度组成越小、含量越高,则钠的扩散速率越低。对于粒度组成为0.003~0.006 m、含量为80%的圆形炭骨料模型,钠的扩散速度最低,模拟结果与试验结果有较好的一致性,证明了模拟的精确性和可靠性。

两次氧化条件对阳极氧化铝孔洞的影响 756     

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采用两次阳极氧化法在草酸溶液中制备多孔氧化铝(AAO), 分别研究了电压、氧化时间及草酸溶液浓度对AAO孔洞特征的影响。结果表明, 在第一次氧化过程中孔间距随氧化电压的提高而增大, 氧化时间和草酸溶液浓度几乎没有影响, 在第二次氧化过程中时间、电压及草酸溶液浓度对孔间距基本无影响, 但是随着氧化电压的增大AAO孔径明显增大, 孔洞呈六方阵列排布。此外, 第二次氧化电压增大时孔洞形状由圆形到长条形、再到六边形变化, 第二次氧化草酸溶液浓度增大至0.4 mol/L时所制备的AAO的相邻孔洞沿特定取向发生贯穿现象, 甚至溶解, 而孔洞整体分布

聚丙烯酰胺凝胶合成尖晶石纳米铝酸锌的络合机理及发光性能 949     

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用改进的聚丙烯酰胺凝胶法制备颗粒近似呈球形且粒度均匀的ZnAl2O4纳米颗粒, 并制备了3种锌铝摩尔比的ZnAlO样品。XRD结果表明, 当锌铝摩尔比为1∶1.8和1∶2时, 在900℃煅烧干凝胶制备的样品均为纯相的ZnAl2O4粉体。SEM结果表明, 锌铝摩尔比为1∶2制备的样品其颗粒尺寸随着煅烧温度的提高而增大, 且在900℃出现严重的团聚。荧光光谱分析结果表明, 激发波长为352 nm时出现一个469 nm的蓝光发射峰。基于实验结果, 研究了其络合机理和发光机理。

SnO2 作散射层的光阳极膜厚对量子点染料敏化太阳能电池光电性能的影响 805     

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先用一步水热法合成空心纳米球，再将其作为量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)光阳极的散射层材料用丝网印刷技术刮涂在TiO2基底上。组装成的QDSSCs电池具有优异的电化学性能，表明SnO2的空心球结构有利于电解质的存储，在保证电子高效传输速率的同时提高其化学稳定性，使循环反应更加有效。在QDSSCs的制备过程中，以ZnCuInSe量子点为敏化剂，进一步研究了吸附量子点后不同膜厚的光阳极对太阳能电池光电性能的影响。膜厚为9 μm的SnO2散射层其最高光电转换效率值7.31%，可应用在QDSSCs中。

MXene在锂硫电池中应用的研究进展 546     

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MXene是一种新兴的二维过渡金属碳化物或碳氮化物，优异的金属导电性、丰富的表面官能团和超薄二维结构使其在电化学储能方面的应用有巨大的潜力。锂硫电池的理论比容量较高，在新一代储能器件中极具竞争力。二维MXene及其组装的三维材料作为一种先进的硫载体可通过多种途径克服锂硫电池固有的导电性差和放电产物溶解严重的问题。本文综述了目前二维和三维结构的MXene材料在锂硫电池中的应用，分析了性能与结构之间的关系，总结了目前存在的挑战和困难并对未来的设计方向提出一些看法。

Ni(OH)2 负极材料的十二烷基硫酸钠辅助制备及其储锂性能 1149     

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以十二烷基硫酸钠(SDS)为辅助剂用均相沉淀法制备出具有微/纳分级结构的α-Ni(OH)2材料并使用XRD、SEM、FT-IR、TGA和XPS等手段进行表征，研究了SDS对其结构和储锂性能的影响。结果表明，在制备过程中使用SDS可细化α-Ni(OH)2的晶粒并有助于形成更加开放的微/纳米分级形貌；在n(SDS)/n(Ni2+)为2∶10的条件下制备的α-Ni(OH)2储锂性能最佳，在2 A·g-1电流密度下循环40次后其比容量保持在800 mAh·g-1，在3 A·g-1大电流密度下其可逆比容量仍达到710 mAh·g-1，还表现出显著的赝电容效应(在0.9 mV·s-1下其赝电容贡献率高达84.2%)。

SrSc0.5Nb0.5O3 改性BNT基无铅陶瓷的储能特性研究 802     

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采用SrSc0.5Nb0.5O3与(Bi0.5Na0.5)(Ti0.95Al0.025Nb0.025)O3固溶构建了无铅陶瓷体系材料(1-x)(Bi0.5Na0.5Ti0.95Al0.025-Nb0.025O3)-x(SrSc0.5Nb0.5O3)(简记为(1-x)BNTA-xSSN，x=5%、10%、15%、20%，摩尔分数)。通过传统固相反应法制备陶瓷，研究了SrSc0.5Nb0.5O3的引入对其结构、相变、储能和介电性能的影响。研究结果表明，(1-x)BNTA-xSSN样品为钙钛矿结构。其最大介电常数对应温度Tm随着SSN含量的增加而减小，相结构由四方相向伪立方相发生转变，陶瓷的铁电性减弱，弛豫性增强。当x=10%时，样品具有最大有效储能密度(Wrec)2.7 J/cm3；当x=15%时，样品具有最大储能效率(η)85%。

热塑型聚酰亚胺/聚偏氟乙烯全有机复合薄膜的制备及其介电储能 750     

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将聚酰亚胺(PI)与PVDF分别溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，共混后滴入酒精与纯水的混合液中析出絮状物，将絮状物收集干燥后热压制备出热塑型聚酰亚胺/聚偏氟乙烯全有机复合薄膜。使用SEM、XRD、DSC和介电、铁电测试等手段对其表征，研究了这种材料的相容性、结晶行为和储能性能。结果表明：这种PI/PVDF全有机复合储能薄膜结合紧密，分布均匀。PI的加入促进了PVDF中γ相结构的生成，对PVDF薄膜击穿性能的影响较小，明显提高了全有机薄膜的储能性能。PI的添加量为5%的复合薄膜，在300 MV·m-1电场下可释放储能密度6.52 J·cm-3，约为相同条件下纯PVDF薄膜的1.4倍。

钠离子电池双层碳包覆Na3V2(PO4)3 正极材料的超声辅助溶液燃烧合成及其电化学性能 1069     

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用超声辅助溶液燃烧合成技术制备双层碳包覆的Na3V2(PO4)3 (NVP)钠离子电池正极材料，并对其电化学性能进行深入的研究。结果表明，双层碳包覆在NVP颗粒表面，由内自外分别为无定形硬碳和石墨烯。石墨烯添加量为5.0%(质量分数)的碳包覆NVP复合材料具有优异的电化学性能，在1 C倍率下充放电其初始比容量为117 mAh·g–1，循环300圈后容量的保持率为79%，在10 C倍率下其放电比容量高达100 mAh·g–1。这种正极材料电化学动力学性能的提高，源于均匀的双层碳包覆结构及其构建的三维电子传输通道。

单晶碳化硅接触中亚表层损伤与破坏机理的原子尺度分析 896     

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基于分子动力学的Vashishta势函数研究了碳化硅纳米压痕受载诱导产生的位错环演变特征、相变转化数额和接触力学性能，分析了极端使役温度对其亚表层损伤行为和接触力学性能的影响。结果表明：碳化硅材料亚表层损伤主要以位错形核、位错堆积和位错滑移方式发生塑性变形，接触时的位错环历经位错形核、位错环生成增大、位错环繁衍增殖和位错环脆断等四个阶段。较高的使役温度，使碳化硅材料的最大承载性、硬度、杨氏模量和接触刚度曲线呈类抛物线趋势下降。其主要原因是，温度越高碳化硅晶格点阵越容易摆脱原子键能的束缚而产生晶格点阵缺陷

石墨烯调控3D打印功能钛的组织和性能 652     

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用选区激光熔化(SLM)技术制备多孔石墨烯/钛复合材料，研究了石墨烯(Gr)作为增强相对其微观结构、力学性能以及抗腐蚀性能的影响。结果表明：用SLM制备的多孔钛由较小的等轴晶组成，石墨烯加入使其晶粒尺寸进一步减小，石墨烯没有在Ti基体中团聚，部分石墨烯与Ti原位生成的TiC产生了弥散强化。多孔Gr/Ti复合材料的压缩曲线由弹性变形阶段、应力平台阶段和致密化阶段组成，其硬度、抗压强度和压缩率分别为503HV、317.38 MPa和42%；其抗腐蚀性能高于纯钛，腐蚀电位为-0.325 V，腐蚀电流密度为3.28×10-7 A·cm-2。

Cu掺杂非晶碳薄膜的电学性能及其载流子输运行为 1254     

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以Cu-C拼接靶为靶材，用高功率脉冲磁控溅射制备出4种Cu含量(原子分数)低于10%的Cu掺杂非晶碳(a-C: Cu)薄膜，研究了Cu含量对a-C:Cu薄膜组分结构、电学性能以及载流子输运行为的影响。结果表明：随着非晶碳中Cu含量的提高，a-C:Cu薄膜中sp2-C的含量提高、团簇尺寸增大、薄膜电阻率、透过率和光学带隙均减小，费米能级向价带偏移。Cu含量为2.77%和3.88%的样品在150~250 K的载流子输运机制为Mott型三维变程跳跃传导，在250~350 K则为热激活传导；而Cu含量(原子分数)为5.4%和7.28%的样品在150~350 K均为Mott型三维变程跳跃传导。掺入Cu，可控制非晶碳薄膜的光学和电学性能。

ZnO/CdS/Ag复合光催化剂的制备及其催化和抗菌性能 980     

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先用水热反应合成六方晶相CdS多层级花状微球并在其表面生长ZnO纳米棒形成均匀的ZnO/CdS复合结构，然后用光还原法将Ag纳米颗粒负载于ZnO纳米棒制备出ZnO/CdS/Ag三元半导体光催化剂，对其进行扫描电镜和透射电镜观察、光电性能测试、活性基团捕获实验以及光催化降解和抗菌性能测试，研究其对亚甲基蓝(MB)的降解和抗菌性能。结果表明：ZnO纳米棒均匀生长在CdS微球表面，CdS晶体没有明显裸露，Ag纳米粒子负载在ZnO纳米棒的表面；ZnO/CdS/Ag三元复合光催化剂有良好的可见光响应、较低的阻抗和较高的光电流密度；ZnO/CdS/Ag复合光催化剂能同时产

SnO2@Ti3C2Tx 负极材料的制备及其应用 679     

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通过超声辅助和低温热处理在二维Ti3C2Tx 纳米片层间原位生长SnO2纳米颗粒,制备出纳米结构的SnO2@Ti3C2Tx 复合材料。使用X射线衍射、X射线光电子能谱和高分辨透射电子显微镜等手段对其表征,研究了这种材料的结构和性能。结果表明,SnO2纳米粒子密集分布在Ti3C2Tx 片层表面与片层之间,Ti3C2Tx 纳米薄片突出的限制效应和良好的类石墨层状结构抑制了SnO2纳米粒子的体积膨胀和团聚,加速了锂离子和电子的跃迁。同时,嵌入在片层之间的SnO2纳米粒子防止纳米片层在锂插入/脱出过程中重新堆积,使Ti3C2Tx 基体的纵向结构稳定性提高。SnO2@Ti3C2Tx 复合材料两组分之间的协同效应,使其具有良好的倍率性能与长循环性能。

氧化石墨烯的变温发光 1047     

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根据光致发光光谱和吸收光谱研究了氧化石墨烯(GO)的发光性能。结果表明,GO的发光源于片层内的sp2C团簇。sp2C团簇被高势垒的氧化官能团(sp3C)包围,形成了多量子阱结构。GO内有不同尺寸的sp2C团簇,其带隙与尺寸相关,尺寸越小带隙越宽,使发光覆盖范围较宽并依赖激发波长。还改变激发波长和温度,根据发光光谱研究了GO中不同局域态的发光行为。结果表明,514 nm激发的sp2C团簇的热激活能比830 nm激发的高56 MeV。温度对较小尺寸sp2C团簇的影响较小,因为尺寸越小限域效应越强,使电子空穴对的辐射跃迁几率提高。

rGO/PANI/MnO2 三元复合材料的制备和电化学性能 921     

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用水热合成法和冻干操作制备石墨烯/聚苯胺/二氧化锰三元复合材料(rGO/PANI/MnO2),使用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征。结果表明,用这种简单高效的方法制备的复合材料,具有相互交联的网络状结构和自支撑特性。在反应过程中MnO2与聚苯胺形成不规则的块状结构,共沉积在石墨烯自组装形成的网络片层上。这种复合材料具有良好的电容性能,比电容为388 F·g-1(0.5 A·g-1),优于单纯的石墨烯(rGO,234 F·g-1)和聚苯胺电极(PANI,176 F·g-1)。使用这种复合材料作为正极、rGO作为负极组装的一种不对称超级电容器,能在0~1.6 V范围内可逆循环,功率密度为17.48 W·kg-1时最大能量密度为13.5 Wh·kg-1。

小型金纳米棒的制备 1471     

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用种子生长法合成小型金纳米棒,改变合成参数可调控其形貌和性能。使用紫外-可见-近红外分光光度计和透射电子显微镜(TEM)测试和观察了金纳米棒的消光特性和形貌,研究了AgNO3、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和籽晶的用量对金纳米棒的形貌和性能的影响。结果表明：在不同条件下制备的金纳米棒具有良好的重现性。在(0.01 mol/L) AgNO3用量为0.035 mL、(0.1 mol/L) CTAB用量为11 mL、籽晶用量为1.1 mL的最佳条件下合成的金纳米棒,其长径比约为3.8,平均长度约为34 nm,形貌均匀性和分散性良好。这种小型金纳米棒可用于检测残留物福美双(Thiram)。

碳纳米管膜表面金属化用于高电流输出柔性锂离子电池 1191     

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采用磁控溅射技术对碳纳米管膜进行表面金属化处理,制备了导电性能优异的碳纳米管/金属复合薄膜,其电导率为纯碳纳米管膜的10倍(碳纳米管膜电导率为300 S·cm-1)。以这种复合薄膜为集流体组装的柔性锂离子电池,具有比以纯碳纳米管膜作为集流体更优异的倍率性能(5 C倍率下比容量仍可保持132.6 mAh·g-1)、大倍率循环性能(5 C倍率200圈循环后仍具有74.4%的容量保持率)和更大的输出电流(0.4 A)。

自供能Ag/SnSe纳米管红外探测器的制备和性能研究 979     

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采用光沉积法在SnSe纳米管表面沉积Ag纳米粒子,在室温下制备了Ag修饰的SnSe纳米管(Ag/SnSe),通过SEM、EDS、TEM和XRD等手段表征其表面形貌、元素组成和晶体结构。随后,将Ag/SnSe纳米管旋涂在FTO导电面作为工作电极并以Pt电极为对电极组装了Ag/SnSe纳米管红外探测器,使用830 nm的光作为红外模拟光源研究了红外探测性能。结果表明,Ag/SnSe纳米管的平均直径约为100~200 nm,Ag纳米颗粒负载在SnSe纳米管表面。与SnSe纳米管红外探测器相比,Ag修饰的SnSe纳米管红外探测器的最大光电流密度提高到120 nA/cm2,上升时间和下降时间分别缩短到0.109和0.086 s。同时,Ag修饰的SnSe纳米管红外探测器的稳定性较高,可循环使用。