《新型LiMPO4（M=Fe，Mn）和SnO2纳米材料的合成与性能研究》
一、引言
随着科技的发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质，在能源、环保、医疗等多个领域展现出了广阔的应用前景。新型LiMPO4（M=Fe，Mn）和SnO2纳米材料，因其在电池材料中的重要性，一直是科研领域研究的热点。本研究主要对新型LiMPO4（M=Fe，Mn）和SnO2纳米材料的合成方法及其性能进行研究，以期为相关领域的应用提供理论支持。
二、材料与方法
1. 材料
本研究所用原料主要包括铁、锰、锡等金属盐，磷酸等化学试剂。所有试剂均为分析纯，使用前未进行进一步处理。
2. 合成方法
（1）LiMPO4（M=Fe，Mn）纳米材料的合成：采用溶胶-凝胶法，将金属盐和磷酸进行混合，经过一系列化学反应后得到前驱体，再经过热处理得到LiMPO4纳米材料。
（2）SnO2纳米材料的合成：采用化学气相沉积法，通过控制反应温度、压力等参数，得到SnO2纳米材料。
3. 性能测试 通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对合成的新型LiMPO4（M=Fe，Mn）和SnO2纳米材料进行表征，并测试其电化学性能。
三、结果与讨论
1. 合成结果
通过溶胶-凝胶法和化学气相沉积法，成功合成了新型LiMPO4（M=Fe，Mn）和SnO2纳米材料。XRD结果表明，合成的材料具有较高的结晶度，与理论值相符。SEM和TEM结果显示，合成的纳米材料具有较好的分散性和均匀性。
2. 性能分析
（1）LiMPO4（M=Fe，Mn）纳米材料的电化学性能：在电池应用中，LiMPO4（M=Fe，Mn）纳米材料表现出优异的循环性能和较高的容量。这主要归因于其纳米级的尺寸和良好的结晶度，使得锂离子在充放电过程中能够快速地嵌入和脱出。
（2）SnO2纳米材料的性能：SnO2纳米材料具有良好的光催化性能和气体传感性能。在光催化领域，SnO2纳米材料能够有效地降解有机污染物。在气体传感领域，SnO2纳米材料对氧气、一氧化碳等气体具有较高的灵敏度。
常见金属元素掺杂对磷酸铁锂性能有何影响？
由于具有较低的原料成本、较高工作电压平台和热稳定性、优良电化学循 环性能等优点，磷酸铁锂(LiFePO4)电池在动力电池占有较大的市场份额，在 基站储能、新能源等领域的需求量呈爆发式增长趋势。然而，较低的锂离子扩 散系数和电子电导率，导致LiFePO4材料的倍率性能差，极大限制了其在高倍 率锂电池领域的商业化应用延伸。因此，LiFePC‰正极材料的改性研究已成为 近年来的研究热点。
同时，由于市面上服役的LiFePO4电池已有大批量进入退役潮，对退役电池的
LiFePO4材料进行高价值回收在近年来备受关注。由于废旧LiFePO4正极材料
分离预处理的局限性，少量Al箔或Cu箔不可避免地混入LiFePO4正极粉； 此外，LiFeP04正极材料掺Ti改性趋于材料产业化，这些都使得LiFePo4正 极废料含有一定量的Al、CU和Ti杂质。鉴于回收过程Al、Cu. Ti的深度脱 除仍是难点，并且金属掺杂改善LiFePo4材料性能已然成为共识，因此，研究 以Al、Cu, Ti等为主的金属元素掺杂在改善材料性能的同时，也对降低生产 成本有着积极意义。
离子掺杂原理
迄今为止，LiFePOzl的改性方法主要有形貌控制、纳米化、表面包覆、离 子掺杂等。其中，离子掺杂主要是指在包覆碳层的LiFePo4晶格中掺杂某些导 电性好的金属离子，以降低Li+沿一维路径扩散的阻力，达到改善LiFePo4材 料的循环性能和倍率性能的目的。
一方面，掺杂离子不等价地替换LiFePC)4材料中的Li、Fe或。原子，可
促成材料的晶格产生有利的缺陷；另一方面，电子结构各异的掺杂元素与
LiFePO4的晶格相匹配，可扩宽Li+的扩散通道，提高Li+在晶格中的扩散动力
学，从而提升材料的高倍率性能。
LiFeP04晶体结构示意图
根据掺杂离子占据的位置，LiFePθ4掺杂改性可分为Li位掺杂、Fe位捧杂、 0位掺杂及Li、Fe位共掺杂。
过渡金属元素Sc、Cr和Mn对Mg_(2)Ge掺杂的第一性原理研究
戴松利;梁永超;马家君
【期刊名称】《无机化学学报》
【年(卷),期】2022(38)4
【摘 要】基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,研究了过渡金属元素Sc、Cr和Mn掺杂对Mg_(2)Ge晶体光、电、磁性质的影响。结果表明,Sc掺杂能使Mg_(2)Ge的费米能级进入导带,呈n型简并半导体;Cr和Mn掺杂能使Mg_(2)Ge能带结构和态密度在费米能级附近产生自旋劈裂而形成净磁矩,表现为半金属磁体和稀磁半导体,体系净磁矩均来自杂质原子3d轨道电子及其诱导极化的Ge4p态和Mg_(2)p态自旋电子。与本征Mg_(2)Ge相比,掺杂体系静态介电常数增大,扩展了吸收光谱,提升了近红外光波段吸收能力。
【总页数】8页(P637-644)
【作 者】戴松利;梁永超;马家君
【作者单位】贵州大学大数据与信息工程学院
【正文语种】中 文
【中图分类】TB31;O614.321
【相关文献】
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第一性原理研究O_2在TiN_4掺杂石墨烯上的氢化
路战胜;李燕;程莹洁;李硕;张喜林;徐国亮;杨宗献
【期刊名称】《物理学报》
【年(卷),期】2015(0)21
【摘 要】作为一种新型高效质子交换膜燃料电池阴极材料,金属与N共掺杂的石墨烯因其对氧还原反应具有较高的活性而引起了人们的广泛关注.采用包含色散力校正的密度泛函理论方法系统地研究了O2在TiN4掺杂的Graphene上的吸附,氢化特性.结果表明:1)O2倾向于以side-on模式吸附在Ti顶位,形成O-Ti-O三元环结构;2)O2在Ti N4-Graphene上更倾向于以分子形式直接氢化,形式OOH结构,并进一步解离为O+OH,反应的限速步为O2的氢化,对应的反应势垒为0.52 eV.
【总页数】5页(P326-330)
【关键词】TiN4掺杂的Graphene;O2氢化;第一性原理
【作 者】路战胜;李燕;程莹洁;李硕;张喜林;徐国亮;杨宗献
【作者单位】河南师范大学物理与电子工程学院,河南省光伏材料重点实验室
【正文语种】中 文
【中图分类】O561.2
【相关文献】
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