李刚
- 作品数：12 被引量：11H指数：2
- 供职机构：太原理工大学材料科学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金山西省自然科学基金山西省国际科技合作计划更多>>
- 相关领域：一般工业技术电气工程金属学及工艺理学更多>>
- 介电层造孔优化ITO-PET/PDMS/ITO-PET结构的电容式柔性压力传感性能被引量：1
- 2023年
- 灵敏度是柔性压力传感器的重要性能指标,为了有效提高传感器的灵敏度,同时兼顾其他各性能,选用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为复合介电层材料、氧化铟锡-聚对苯二甲酸乙二醇脂(ITO-PET)作为电极材料、二亚硝基五亚甲基四胺(DPT)作为造孔试剂,通过介电层造孔的方式,尝试配置不同质量分数DPT的DPT-PDMS试剂来寻找最佳配比,使制备的ITOPET/PDMS/ITO-PET结构的电容式柔性压力传感器的灵敏度显著提高,在低压范围灵敏度达到了1.65 kPa^(-1),相较于没有造孔的PDMS电容式柔性压力传感器的灵敏度(0.36 kPa^(-1))提高了3.58倍,最终取得了灵敏度高、工作压力范围(0~8 kPa)宽、阻滞误差小、循环稳定性高、工作温度范围(0~80℃)广、响应时间(<65 ms)短的电容式压力传感特性。由此可见,对介电层造孔能够有效提高传感器的灵敏度,并且传感器的其他性能均表现良好。
- 蒋哲康聿辰杨涛贺贝贝梁景琪赵子聪余志超李刚王开鹰
- 关键词：造孔
- 超声辅助热压制备Cf/Al复合板界面及性能研究被引量：5
- 2017年
- 为了实现铝与碳纤维的无界面反应复合,以无涂层处理的碳纤维编织布和纯铝粉为原料,在低温下通过超声辅助加压复合法成功制备了碳纤维增强铝基复合板。利用OM、SEM、XRD和电子万能试验机等分析测试手段研究了热压温度对复合板的界面微观结构和力学性能的影响。结果表明:热压温度为600℃时,碳纤维与铝基体仍呈分离状态;当温度达到铝基体熔点660℃时,碳纤维出现明显灼烧,界面处出现脆性相Al4C3;而热压温度为接近熔点的640℃时,在超声的作用下,碳纤维与固态的铝基体能很好地浸润,界面处无脆性相Al4C3生成,界面的结合方式主要以溶解与润湿结合为主,部分区域为机械结合,复合板的界面结合性能和拉伸性能达到最高值,主要可以归结于载荷的传递作用和位错的强化作用。
- 李明王红霞周斌张少雄李刚梁伟
- 关键词：粉末热压
- 基于SWCNT复合硫化镍/氮化镍电极材料的制备及其电化学性能
- 2023年
- 以单壁碳纳米管(SWCNT)为碳源,氯化镍为金属源,硫脲为氮源和硫源,通过水热和高温热解方法制备N,S-Ni@S@C复合材料,并对复合材料进行物理表征和电化学性能测试。结果表明,SWCNT与硫化镍、氮化镍复合的结构不仅能提高电极材料的电导率,还能提供更多的活性位点供电解质离子插入或脱出,从而显著提高电化学性能。在三电极体系下,N,S-Ni@S@C复合材料具有较高的电压窗口(1.5 V)和优异的充放电能力,在电流密度为1 A·g^(-1)下,N,S-Ni@S@C的比电容可达162.45 F·g^(-1)。其比电容与SWCNT相比提高了2.61倍,与SWCNT和氯化镍复合材料(C@Ni)相比提高了19倍,与SWCNT和硫脲复合材料(C@S@N)相比提高了16倍。此外,以N,S-Ni@S@C复合材料为正极,商业活性炭(YP50F)为负极,组装得到非对称型超级电容器(N,S-Ni@S@C//AC)。该非对称型超级电容器在功率密度为818.78 W·kg^(-1)时,其能量密度可达41.03 W·h·kg^(-1),在电流密度为1.0 A·g^(-1)时,经过5000次连续充放电循环后比电容仍可保持初始比电容的82%。
- 李建平张艺贾晓霞王开鹰张果丽李刚
- 关键词：超级电容器电极材料
- 基于2,6NDC的二维纳米阵列MOF材料的制备及其在超级电容器中的应用
- 2023年
- 金属有机框架(MOF)具有比表面积较大、形貌多样和金属中心丰富等优点。然而传统的以对苯二甲酸(BDC)为配体的MOF直接用作超级电容器电极材料时其比电容低、稳定性差。为此以双苯环有机配体2,6萘二羧酸(2,6NDC)为链接剂,采用简单高效的一步溶剂热法成功合成了超薄片状2D纳米阵列2,6NDC MOF材料,对其物相结构和表面形貌进行了表征分析,并探究了其电化学性能。结果表明,在电流密度为1 A·g^(-1)下,基于2,6NDC的超薄片状2D纳米阵列MOF具有较高的比电容,为136.2 F·g^(-1),而以BDC为配体的MOF比电容只有53.9 F·g^(-1)。以2,6NDC MOF构筑的超级电容器在电流密度0.5 A·g^(-1)下的能量密度为28.2 W·h·kg^(-1),功率密度为1650.7 W·kg^(-1),且在15000次循环后依然有约125%的初始放电比容量,显示出优异的循环稳定性。
- 刘羽张海亮王开鹰张果丽贾晓霞李刚
- 关键词：纳米阵列超级电容器溶剂热法纳米材料
- 硅基底铜基材料电极制备及其储能特性研究
- 2023年
- 【目的】以过渡金属氧化物、硫化物、氢氧化物为代表的赝电容材料由于其良好的比电容容值、高功率密度和低成本等优势,被广泛用于宏观常规超级电容器的电极中。然而,当前对于过渡金属电极的研究多采用非常温下合成,辅以导电剂、粘合剂固定的加工工艺,制约了其在以硅基底为主的微型超级电容器(micro-supercapacitor,MSC)中的应用。【方法】在硅基底上沉积了钛集流体和铜薄膜,通过兼容微加工工艺的常温原位氧化法制备了氢氧化铜纳米线,并进一步通过浸泡硫化钠溶液实现了原位硫化。【结论】测试结果表明,在1 mA/cm^(2)的电流密度下,硅基底硫化铜的比电容为166.98 mF/cm^(2),较氢氧化铜电极提升了6.68倍,500次充放电循环后电容保持率为74.2%,展现了其在硅基微型超级电容器方面广阔的应用前景。
- 张文磊王伟恒柴宸宇孙永娇胡杰李刚
- 关键词：硫化铜氢氧化铜硅基底超级电容器
- CuS@7S的室温合成及储锂性能
- 2023年
- 硫化铜(CuS)具有优异的导电性(电导率为10^(-3)S·cm^(-1)),在能源领域具有广泛的应用前景。为了进一步提高CuS作为锂离子电池负极材料时的比容量,对CuS进行改性。通过在室温液相条件下的歧化反应将硫单质与CuS进行复合,提升了其电化学性能。实验结果表明,合成的CuS@7S复合材料在0.05~0.5 A·g^(-1)的不同电流密度下都有较高的比容量和较高的库伦效率,CuS@7S复合材料在0.05 A·g^(-1)电流密度下的放电比容量为1075 mA·h·g^(-1),相比于CuS,其得到了极大的提高。表明S与CuS的复合可为电化学储能提供更多的活性物质,改善材料的导电性,成功提升电极材料比容量。
- 唐志文郭力铭郭宇晨张然李刚潘跃德
- 关键词：锂离子电池金属硫化物歧化反应电极材料
- 用于柔性超级电容器的多孔有机大分子复合凝胶电解质被引量：2
- 2023年
- 通过选择性溶解法制备了多孔结构的聚乙烯醇(PVA)基大分子羧甲基纤维素(CMC)复合凝胶电解质,以此提高凝胶电解质的离子电导率和柔性超级电容器的电化学性能。使用扫描电子显微镜(SEM)对凝胶电解质的形貌进行了表征。凝胶内部为多孔的网络结构,不规则的孔均匀分布在PVA基体中。同时,采用活性炭作为电极组装成柔性超级电容器。对凝胶电解质的离子电导率、吸水率和热稳定性进行了测试,实验结果表明多孔PVA-10%CMC复合凝胶电解质离子电导率最高可达64.3 mS/cm,具有130.3%的吸水率和63.8%的保水率,并且在-10、25和40℃温度梯度下可以稳定使用。此外,利用其组装的柔性超级电容器的比电容最高可达40.0 F/g,循环10000圈后的比电容保持率为55%,并且有优异的倍率性能和弯曲性能。因此,多孔结构的构建和CMC的复合是提高凝胶电解质性能的有效方法。
- 田帆飞张果丽贾晓霞李刚王开鹰
- 关键词：凝胶电解质离子电导率
- S,N共掺杂TiO_(2)纳米管作为钠离子电池负极的储钠性能
- 2023年
- 合理的结构设计和单原子掺杂可以明显提高二氧化钛(TiO_(2))作为钠离子电池负极的储钠性能。然而单原子掺杂在TiO_(2)中较低的掺杂质量分数与单一的功能作用阻碍了TiO_(2)作为钠离子电池负极电化学性能的进一步增强,因此研究了高质量分数掺杂和双原子掺杂对TiO_(2)储钠性能的影响。通过砂纸打磨对钛箔表面进行预处理除去氧化层,在含有0.56 g的NH_(4)F、5 mL的H_(2)O和95 mL的乙二醇(EG)溶液中,在20 min内通过施加阳极氧化电压60 V,在室温环境下对钛箔进行阳极氧化,在其表面生长出TiO_(2)纳米管阵列;以CH4N2S作为N源和S源,使用退火的方式对TiO_(2)纳米管阵列进行掺杂,得到S,N共掺杂的TiO_(2)纳米管阵列。实验结果表明,S,N共掺杂TiO_(2)的质量分数分别为1.53%和4.76%时,显著提高了TiO_(2)的电导率,加快了钠离子转移动力学。另外,TiO_(2)作为钠离子电池负极表现出强大的倍率性能和长循环性能,在0.1C(1C=335 mA·g^(-1))的电流密度下,S,N共掺杂TiO_(2)电极保持296.6 mA·h·g^(-1)的可逆电荷比容量,在25.0C的电流密度下保持158.1 mA·h·g^(-1)的可逆电荷比容量,并在约3500圈循环后的可逆电荷比容量保持率高达94.8%。相较于单掺杂,双掺杂使掺杂质量分数更高并产生协同效应,该策略为制备出优异性能的电极材料提供了参考。
- 蒋琦任姿旭陈轲李刚潘跃德
- 双电层电容器植物基活性炭研究进展被引量：1
- 2022年
- 双电层电容器(EDLCs)是一种具有高功率密度、长循环寿命和宽温度区间的储能器件,在交通运输、微电网和物联网等领域具有广阔的应用前景。双电层电容器的正负极材料均采用一种具有发达孔隙结构、高比表面积和高振实密度的碳材料——活性炭。植物因其丰富性、多样性和再生性等优点,被认为是最具潜力的活性炭制备原材料。对用于EDLCs的植物基活性炭进行了综述。首先简介EDLCs的性能优势以及基本工作原理和应用领域,并将应用于活性炭制备的植物原料分为农林植物、水生植物、果壳和植物基分子四类。然后,讨论高性能EDLCs对活性炭的基本要求,以及活性炭的制备方法和原理。其次,对植物基活性炭的制备和在EDLCs的应用进展进行了阐述,并讨论了植物基活性炭的催化石墨化相关进展。最后是进行总结,并展望了植物基活性炭应用于EDLCs的广阔前景和进一步研究方向。
- 潘跃德赵乾瑞高利冬郭力铭李刚王开鹰
- 关键词：双电层电容器植物生物质活性炭
- CdS量子点修饰TiO_(2)纳米管及光解水产氢性能研究被引量：1
- 2022年
- 二氧化钛(TiO_(2))是一种传统的光催化剂材料,但由于其自身带隙宽(3.2 eV)及光生载流子易复合,往往需要通过贵金属或过渡金属掺杂、阴离子掺杂、构建异质结等手段增强其对太阳光的有效吸收,促使光生载流子分离并抑制其复合。采用两步法构建TiO_(2)/CdS异质结,首先通过多重电压阳极氧化法制备结构化的TiO_(2)纳米管阵列,再以TiO_(2)纳米管为基底,通过化学浴沉积法在TiO_(2)纳米管管壁内外均匀生长CdS量子点。通过X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外‐可见光谱(UV‐VIS)对TiO_(2)/CdS异质结组成、形貌和光学性质进行了表征。结果表明,构建的TiO_(2)‐CdS异质结有效抑制光生载流子复合,促进激发电子的转移,提高光催化产氢效率;样品TiO_(2)(1.0)‐CdS(1.0)产氢效率达到1.30 mmol/(g⋅h),是CdS量子点的1.67倍。最后,基于实验分析提出了可见光光解水制氢过程中光生电子在TiO_(2)-CdS上的转移机制。
- 余志超汤振国张楠崔泽岳胡林河李刚
- 关键词：CDS量子点异质结光解水制氢
