太原科技大学材料科学与工程学院，太原 030024
过渡金属氧化物作为超级电容器电极材料，具有理论比容量高、化学稳定性好以及来源丰富等优点。然而，其固有的导电性差、利用率低以及循环稳定性差等缺点很大程度上阻碍了其实际应用。金属氧化物中的氧空位能够有效调节其电子性能，降低能带隙，显著提高其电导率，改善电化学倍率性能。此外，氧空位可以诱导金属的低氧化状态，促进表面氧化还原反应的进行，产生更多的活性位点，提高其电化学储存能力。本文总结了氧空位的制备方法和表征技术，并分别从单金属氧化物、双金属氧化物、杂原子掺杂金属氧化物的角度进行分类描述，综述了近年来具有氧空位的金属氧化物在超级电容器中的应用进展。
氧空位 金属氧化物 超级电容器 电化学性能 oxygen vacancy transition metal oxides supercapacitor electrochemical performance
上海理工大学 材料科学与工程学院, 上海 200093
负极材料是锂离子电池的重要组成部分, 目前商用锂离子电池的负极材料石墨的理论比容量仅为372 mAh/g, 严重制约了锂离子电池的进一步发展。在众多的锂离子电池负极材料新体系中, 金属氧化物具有理论比容量高、价格低廉、环境相容性好等优点, 受到广泛关注, 但是其存在导电性差、充放电体积变化大等缺点。研究发现, 纳米化可以在保持金属氧化物优点的同时克服其缺点, 因此成为金属氧化物基负极材料的研究热点。本文对近期纳米金属氧化物基锂离子电池负极材料研究的主要成果进行综述, 着重关注几种具有代表性的金属氧化物及其复合物的纳米结构设计与性能优化, 并为后续相关研究提出建议。
金属氧化物 纳米化 锂离子电池 负极材料 综述 metal oxides nanosizing Li-ion batteries anode materials review
1 山东大学 信息科学与工程学院, 山东 济南 250100
2 中国科学院物理研究所 北京凝聚态国家实验室, 北京 100190
用激光脉冲沉积(PLD)方法, 以MgAl2O4(001)为衬底制备了过渡金属氧化物LiTi2O4薄膜.采用X射线衍射(XRD)对所制备材料进行结构测试, 结果表明, 材料具有立方尖晶石单相结构, 结晶性能良好.应用拉曼光谱和光谱椭偏仪(SE)分别研究了材料在常温下的拉曼活性声子特性和可见-近红外波段的折射率和消光系数.应用第一性原理计算了LiTi2O4材料的能带结构和态密度, 结果表明理论计算结果和实验测试结果具有很好的一致性, 能带计算结果能够很好的解释薄膜的光学常数.
第一性原理 椭偏光谱 消光系数 过渡金属氧化物 高温超导 first-principles ellipsometry extinction coefficient transition-metal oxides high temperature superconductor
北京工业大学激光工程研究院高功率及超快激光先进制造实验室, 北京 100124
直接在Ti基底表面制备的三维微纳米复合结构TiO2具有比表面积大、光利用效率高、电荷传输阻抗小的优势。采用飞秒激光对Ti片进行刻蚀制备微米结构，使用H2O2在微米结构表面氧化制备纳米多孔TiO2。该复合方法制备的三维微纳米复合结构TiO2在紫外波长范围内平均反射率低于5 %。光催化降解甲基橙结果显示，飞秒激光制备的微米结构形状和尺寸特征对催化性能有显著影响。该复合结构性质稳定，多次降解循环速率保持不变。飞秒激光化学复合制备的方法可以充分发挥飞秒激光在Ti基底表面超精密、可控制备的优势，对实现金属表面金属氧化物功能材料的制备具有重要意义。
激光技术 飞秒激光 光催化 金属氧化物
1 Department of Chemistry, The Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong, China
2 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Frontiers of Optoelectronics
2011, 4(1): 24
1 北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京100083
2 北京科技大学化学与生物工程学院, 北京100083
3 北京市理化分析测试中心, 北京100089
通过碱沉淀法制备了Ce, Al, Ni, Cu的水合氧化物, 研究了它们的Langmuir吸附等温线, 并利用BET法通过吸附-脱附氮气测定了其比表面积, 同时对其吸附氟离子前后的变化进行了IR谱图的表征。 结果表明不同水合金属氧化物具有不同的比表面积, 其孔径分布也不尽相同, 吸附量与比表面积之间没有直接相关的正比关系。 吸附等温线均符合Langmuir吸附, 表明单层吸附特征较明显。 吸附前后IR研究表明, 不同水合金属氧化物之间既有相同特征的吸附位, 也存在不同特征的吸附位, 这些吸附位的综合作用导致了不同水合金属氧化物之间氟离子吸附量的不同。
水合金属氧化物 比表面积 吸附量 吸附位 Hydrous metal oxides Specific surface area Adsorption capacity Adsorption site 光谱学与光谱分析
2011, 31(8): 2210
1 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室, 湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学材料学院, 湖北 武汉 430070
以MnO2、Cr2O3、CuO、TiO2 粉末为原料按比例混合,制备成团聚粉末,经等离子喷涂的方法制备红外辐射涂层。采用XRD、IR、XPS 和IRE-2 型红外发射率测试仪分析了涂层的结构、元素分布和其在600℃，400～4000 cm－1 波段范围内的红外辐射性能。发射率最高达0.90。结果表明，涂层尖晶石结构四面体间隙和八面体间隙中离子分布和价态对涂层红外发射率具有影响，随着MnO2 的添加体系红外发射率呈现先增加后减少的变化。
过渡金属氧化物 尖晶石 等离子喷涂 法向全发射率 离子分布 transition metal oxides spinel plasma spraying normal total emissivity cation distribution
1 西北核技术研究所,陕西,西安,710024
2 复旦大学化学系,激光化学研究所,上海,200433
本文回顾了前人有关脉冲激光烧蚀过程的各种理论模型,重点综述了脉冲激光烧蚀金属氧化物的物理化学过程及反应机理,并对激光能量不很高时金属氧化物的烧蚀过程提出了热控制机制的新观点.
激光技术 脉冲激光烧蚀(PLA) 烧蚀机理 金属氧化物 laser techniques pulsed laser ablation ablation mechanism metal oxides
1 中国科学院上海冶金研究所信息功能材料国家重点实验室,上海 200050
2 上海大学材料学院,上海 201800
钌酸盐是典型的ABO3型过渡金属氧化物, 具有金属导电性, 其薄膜可作为电极材料用于集成铁电等器件中。分析了BaRuO3的钙钛矿晶体结构和导电机制, 并利用ArF准分子脉冲激光沉积(PLD)技术, 结合后续退火处理, 在Si(100)衬底上生长出具有(110)取向、室温电阻率约10 -2～10 -3 Ω·cm的BaRuO3高导电性薄膜, 俄歇能谱(ASE)和Rutherford背散射谱(RBS)分析表明:薄膜BaRuO3的纯度高、成分均匀性好, BaRuO3/Si界面存在扩散过渡层。
脉冲激光沉积 过渡金属氧化物 钌酸盐薄膜
