965 resultados para Carbon coating nanostructure


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Hard, low stress diamond-like carbon films have been deposited by plasma assisted chemical vapour deposition technique, The various substrates include soft IR components like ZnS and ZnSe windows, Gaseous precursors such as propene, ethyl alcohol and acetone have been used to synthesize the films to study the nature of precursors in determining the film compatibility with the underlying component (substrate), The residual compressive stresses, the Young's modulus and the adhesion energy of the films have been estimated to be 10(10) dynes/cm(2), 10(10) N/m(2) and 1000 ergs/cm(2) respectively. To alleviate film failure, a study on the effects of additive gases such as hydrogen and the use of buffer layers such as ZrO2, has been undertaken, The diamond-like carbon films produced here are hard (5000 kg/mm(2)), specularly smooth in the wavelength region from 2.5 mu m to 20 mu m, with no microstructural features and have excellent adhesion on ZnS and ZnSe windows. The figure of merit of these films for aero-space applications has been evaluated by subjecting the film-buffer layer ZnS or ZnSe composite stack to wind, dust and rain erosion studies and by establishing the integrity of the specular IR transmittance of the stack upto 16 or 20 mu m as the case may be.

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Porous titanium oxide-carbon hybrid nanostructure (TiO2-C) with a specific surface area of 350 m(2)/g and an average pore-radius of 21 center dot 8 is synthesized via supramolecular self-assembly with an in situ crystallization process. Subsequently, TiO2-C supported Pt-Ru electro-catalyst (Pt-Ru/TiO2-C) is obtained and investigated as an anode catalyst for direct methanol fuel cells (DMFCs). X-ray diffraction, Raman spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM) have been employed to evaluate the crystalline nature and the structural properties of TiO2-C. TEM images reveal uniform distribution of Pt-Ru nanoparticles (d (Pt -aEuro parts per thousand Ru) = 1 center dot 5-3 center dot 5 nm) on TiO2-C. Methanol oxidation and accelerated durability studies on Pt-Ru/TiO2-C exhibit enhanced catalytic activity and durability compared to carbon-supported Pt-Ru. DMFC employing Pt-Ru/TiO2-C as an anode catalyst delivers a peak-power density of 91 mW/cm(2) at 65 A degrees C as compared to the peak-power density of 60 mW/cm(2) obtained for the DMFC with carbon-supported Pt-Ru anode catalyst operating under similar conditions.

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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

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Nanomechanical response of a silicon specimen coated with a sp3 crystalline carbon coating (1.8 nm thickness) was investigated using MD simulation. A sharp conical rigid tip was impacted at the speed of 50 m/sec up to a depth of ~80% of the coating thickness. Unlike pure silicon specimen, no metallic phase transformation was observed i.e. a thin coating was able to resist Si-I to Si-II metallic phase transformation signifying that the coating could alter the stress distribution and thereby the contact tribology of the substrate. The stress state of the system, radial distribution function and the load-displacement curve were all aligned with above observations

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Layered LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, which is isostructural to LiCoO2, is considered as a potential cathode material. A layer of carbon coated on the particles improves the electrode performance, Which is attributed to an increase of the grain connectivity and also to protection of metal oxide from chemical reaction. The present work involves in situ synthesis of carbon-coated submicrometer-sized particles of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 in an inverse microemulsion medium in the presence of glucose. The precursor obtained from the reaction is heated in air at 900 degrees C for 6 h to get crystalline LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2. The carbon coating is found to impart porosity as well as higher surface area in relation to bare samples of the compound. The electrochemical characterization studies provide that carbon-coated LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 samples exhibit improved rate capability and cycling performance. The carbon coatings are shown to suppress the capacity fade, which is normally observed for the bare compound. Impedance spectroscopy data provide additional evidence for the beneficial effect of a carbon coating on LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 particles.

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Iron encapsulated carbon nanoparticle polyvinyl chloride composite films have been prepared by solvent mixing and drying method. The films were characterized by scanning electron microscope (SEM) and high resolution transmission electron microscope (HRTEM). A 5 nm thin graphitic carbon coating is observed on cubic Fe nanoparticles. The microwave absorption studies by wave guide technique in the Ka band range showed highest electromagnetic interference shielding efficiency of 18dB on a 300 micron thick film. The shielding efficiency depends on weight % of the filler in the composite. The data obtained for different films indicate that these lightweight materials are good candidates for potential electromagnetic interference shielding applications.

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Hierarchical SnO2 hollow spheres self-assembled from nanosheets were prepared with and without carbon coating. The combination of nanosized architecture, hollow structure, and a conductive carbon layer endows the SnO2-based anode with improved specific capacity and cycling stability, making it more promising for use in lithium ion batteries.

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Implications of nanostructuring and conductive carbon interface on lithium insertion/removal capacity and insertion kinetics innanoparticles of anatase polymorph of titania is discussed here.Sol-gel synthesized nanoparticles of titania (particle size similar to 6 nm) were hydrothermally coated ex situ with a thin layer of amorphous carbon (layer thickness: 2-5 nm) and calcined at a temperature much higher than the sol-gel synthesis temperature. The carbon-titania composite particles (resulting size similar to 10 nm) displayed immensely superior cyclability and rate capability (higher current rates similar to 4 g(-1)) compared to unmodified calcined anatase titania. The conductive carbon interface around titania nanocrystal enhances the electronic conductivity and inhibits crystallite growth during electrochemical insertion/removal thus preventing detrimental kinetic effects observed in case of unmodified anatase titania. The carbon coating of the nanoparticles also stabilized the titania crystallographic structure via reduction in the accessibility of lithium ions to the trapping sites. This resulted in a decrease in the irreversible capacity observed in the case of nanoparticles without any carbon coating.

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The anatase phase of titania (TiO2) nano-photocatalysts was prepared using a modified sol gel process and thereafter embedded on carbon-covered alumina supports. The carbon-covered alumina (CCA) supports were prepared via the adsorption of toluene 2,4-diisocyanate (TDI) on the surface of the alumina. TDI was used as the carbon source for the first time for the carbon-covered alumina support system. The adsorption of TDI on alumina is irreversible; hence, the resulting organic moiety can undergo pyrolysis at high temperatures resulting in the formation of a carbon coating on the surface of the alumina. The TiO2 catalysts were impregnated on the CCA supports. X-ray diffraction analysis indicated that the carbon deposited on the alumina was not crystalline and also showed the successful impregnation of TiO2 on the CCA supports. In the Raman spectra, it could be deduced that the carbon was rather a conjugated olefinic or polycyclic hydrocarbons which can be considered as molecular units of a graphitic plane. The Raman analysis of the catalysed CCAs showed the presence of both the anatase titania and D and G band associated with the carbon of the CCAs. The scanning electron microscope micrographs indicated that the alumina was coated by a carbon layer and the energy dispersive X-ray spectra showed the presence of Al, O and C in the CCA samples, with the addition of Ti for the catalyst impregnated supports. The Brunauer Emmet and Teller surface area analysis showed that the incorporating of carbon on the alumina surface resulted in an increase in surface area, while the impregnation with TiO2 resulted in a further increase in surface area. However, a decrease in the pore volume and diameter was observed. The photocatalytic activity of the nanocatalysts was studied for the degradation of Rhodamine B dye. The CCA-TiO2 nanocatalysts were found to be more photocatalytically active under both visible and UV light irradiation compared to the free TIO2 nanocatalysts.

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A lithium-ion hybrid capacitor comprising of a battery type multi-component olivine (LiMn1/3Co1/3Ni1/3PO4) cathode and a capacitive type carbon negative electrode is reported. Olivine phosphate synthesized with chelating agent's polyvinylpyrrolidone (PVP) or triethanolamine (TEA) showed uniform carbon coating through in-situ process exhibiting a surface area 5.1 m(2)/g with porosity 0.02 cm(3)/g. The surface area for commercial carbon electrode was observed to be 1450 m(2)/g with high porosity 0.76 cm(3)/g. Galvanostatic charge/discharge cycling tests were conducted in the coin cells, olivine vs. Li, offering a cell voltage of 4.75 V vs. Li with a maximum specific capacitance of 125 F/g. In the case of olivine vs. carbon in a lithium-ion hybrid device delivered a high discharge capacitance of 86 F/g at a specific current of 0.12 A/g with a cycling retention of 53 F/g (38% loss) after 250 cycles. The obtained performance of PVP synthesized olivine material is manifested to uniform carbon coating and the trapped organic products that provide pathways for facile electrochemical reactions than their TEA counterparts.

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We describe a simple strategy, which is based on the idea of space confinement, for the synthesis of carbon coating on LiFePO4 nanoparticles/graphene nanosheets composites in a water-in-oil emulsion system. The prepared composite displayed high performance as a cathode material for lithium-ion battery, such as high reversible lithium storage capacity (158 mA h g-1 after 100 cycles), high coulombic efficiency (over 97%), excellent cycling stability and high rate capability (as high as 83 mA h g -1 at 60 C). Very significantly, the preparation method employed can be easily adapted and be extended as a general approach to sophisticated compositions and structures for the preparation of highly dispersed nanosized structure on graphene. 

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Le LiFePO4 est un matériau prometteur pour les cathodes des batteries au lithium. Il possède une bonne stabilité à haute température et les précurseurs utilisés pour la synthèse sont peu couteux. Malheureusement, sa faible conductivité nuit aux performances électrochimiques. Le fait de diminuer la taille des particules ou d’enrober les particules d’une couche de carbone permet d’augmenter la conductivité. Nous avons utilisé une nouvelle méthode appelée « synthèse par voie fondue » pour synthétiser le LiFePO4. Cette synthèse donne des gros cristaux et aucune impureté n’est détectée par analyse Rayon-X. En revanche, la synthèse de LiXFePO4 donne un mélange de LiFePO4 pur et d’impureté à base de lithium ou de fer selon l’excès de fer ou de lithium utilisé. La taille des particules de LiFePO4 est réduite à l’aide d’un broyeur planétaire et plusieurs paramètres de broyage sont étudiés. Une couche de carbone est ensuite déposée sur la surface des particules broyées par un traitement thermique sur le LiFePO4 avec du -lactose. L’influence de plusieurs paramètres comme la température du traitement thermique ou la durée du chauffage sont étudiés. Ces expériences sont réalisées avec un appareil d’analyse thermogravimétrique (ATG) qui donne la quantité de chaleur ainsi que la variation de masse durant le chauffage de l’échantillon. Ce nouveau chauffage pour la couche de carbone donne des échantillons dont les performances électrochimiques sont similaires à celles obtenues précédemment avec la méthode de chauffage pour la couche de carbone utilisant le four tubulaire.

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Dans cette thèse nous démontrons le travail fait sur deux matériaux de cathodes pour les piles lithium-ion. Dans la première partie, nous avons préparé du phosphate de fer lithié (LiFePO4) par deux méthodes de lithiation présentées dans la littérature qui utilisent du phosphate de fer (FePO4) amorphe comme précurseur. Pour les deux méthodes, le produit obtenu à chaque étape de la synthèse a été analysé par la spectroscopie Mössbauer ainsi que par diffraction des rayons X (DRX) pour mieux comprendre le mécanisme de la réaction. Les résultats de ces analyses ont été publiés dans Journal of Power Sources. Le deuxième matériau de cathode qui a été étudié est le silicate de fer lithié (Li2FeSiO4). Une nouvelle méthode de synthèse a été développée pour obtenir le silicate de fer lithié en utilisant des produits chimiques peu couteux ainsi que de l’équipement de laboratoire de base. Le matériau a été obtenu par une synthèse à l’état solide. Les performances électrochimiques ont été obtenues après une étape de broyage et un dépôt d’une couche de carbone. Un essai a été fait pour synthétiser une version substituée du silicate de fer lithié dans le but d’augmenter les performances électrochimiques de ce matériau.

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Dans cette thèse, nous démontrons des travaux sur la synthèse à faible coût des matériaux de cathode et l'anode pour les piles lithium-ion. Pour les cathodes, nous avons utilisé des précurseurs à faible coût pour préparer LiFePO4 et LiFe0.3Mn0.7PO4 en utilisant une méthode hydrothermale. Tout d'abord, des matériaux composites (LiFePO4/C) ont été synthétisés à partir d'un précurseur de Fe2O3 par une procédé hydrothermique pour faire LiFePO4(OH) dans une première étape suivie d'une calcination rapide pour le revêtement de carbone. Deuxièmement, LiFePO4 avec une bonne cristallinité et une grande pureté a été synthétisé en une seule étape, avec Fe2O3 par voie hydrothermale. Troisièmement, LiFe0.3Mn0.7PO4 a été préparé en utilisant Fe2O3 et MnO comme des précurseurs de bas coûts au sein d'une méthode hydrothermale synthétique. Pour les matériaux d'anode, nous avons nos efforts concentré sur un matériau d'anode à faible coût α-Fe2O3 avec deux types de synthèse hydrothermales, une a base de micro-ondes (MAH) l’autre plus conventionnelles (CH). La nouveauté de cette thèse est que pour la première fois le LiFePO4 a été préparé par une méthode hydrothermale en utilisant un précurseur Fe3+ (Fe2O3). Le Fe2O3 est un précurseur à faible coût et en combinant ses coûts avec les conditions de synthèse à basse température nous avons réalisé une réduction considérable des coûts de production pour le LiFePO4, menant ainsi à une meilleure commercialisation du LiFePO4 comme matériaux de cathode dans les piles lithium-ion. Par cette méthode de préparation, le LiFePO4/C procure une capacité de décharge et une stabilité de cycle accrue par rapport une synthétisation par la méthode à l'état solide pour les mêmes précurseurs Les résultats sont résumés dans deux articles qui ont été récemment soumis dans des revues scientifiques.

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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)