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低場(chǎng)核磁共振技術(shù):精確測(cè)量鈉電池中普魯士白結(jié)晶水含量的新策略
隨著全球?qū)沙掷m(xù)能源解決方案需求的日益增長(zhǎng),鈉離子電池(Sodium-ion batteries, SIBs)憑借其成本效益和原料的廣泛可用性,正逐漸成為儲(chǔ)能領(lǐng)域的熱門選擇。在鈉電池技術(shù)的發(fā)展中,正極材料的選擇至關(guān)重要,普魯士白因其出色的能量密度和卓-越的電化學(xué)穩(wěn)定性而成為研究的焦點(diǎn)。這種材料不僅能夠提供較高的電壓平臺(tái)和比容量,還展現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能,這些特性使其在提高鈉電池整體性能方面具有巨大的潛力。
普魯士白(Prussian white)是一種普魯士藍(lán)類似物,屬于一類含有鐵氰-化-物的化合物。在鈉電池中,普魯士白作為正極材料,能夠通過(guò)鈉離子的嵌入和脫出實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和釋放。普魯士白結(jié)晶水含量是影響其作為鈉離子電池正極材料性能的關(guān)鍵因素。
普魯士白中的結(jié)晶水指的是其結(jié)構(gòu)中所包含的水分,這些水分以不同的形式存在于普魯士白的晶格中,可能包括間隙水和配位水。普魯士白結(jié)晶水的去除可以改善其電化學(xué)性能,例如提高其在鈉離子電池中的可逆容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
傳統(tǒng)的結(jié)晶水含量測(cè)定方法,如烘干法和熱重分析法,存在一些局限性。烘干法測(cè)試時(shí)間長(zhǎng),對(duì)環(huán)境要求高,而熱重分析法過(guò)程繁瑣,需要專業(yè)的測(cè)試人員。與之相比,低場(chǎng)核磁共振技術(shù)(LF-NMR)是一種先進(jìn)的分析手段,它可以快速、無(wú)損地測(cè)定普魯士藍(lán)類化合物中的結(jié)晶水含量。
LF-NMR技術(shù)在普魯士白結(jié)晶水測(cè)量中的應(yīng)用包括:
定量分析:準(zhǔn)確測(cè)定普魯士白中的結(jié)晶水含量。
結(jié)構(gòu)表征:通過(guò)測(cè)量不同的弛豫時(shí)間,了解普魯士白中水分子的動(dòng)態(tài)行為和相互作用。
過(guò)程監(jiān)控:在普魯士白的合成和后處理過(guò)程中,實(shí)時(shí)監(jiān)控結(jié)晶水含量的變化。
LF-NMR技術(shù)的優(yōu)勢(shì):
無(wú)損檢測(cè):LF-NMR不對(duì)樣品造成物理或化學(xué)損傷,可以重復(fù)使用。
快速分析:與傳統(tǒng)的熱重分析等方法相比,LF-NMR能夠在短時(shí)間內(nèi)完成測(cè)量。
高靈敏度:LF-NMR能夠檢測(cè)到微量的結(jié)晶水,為材料優(yōu)化提供詳細(xì)信息。