用于能源生產(chǎn)和儲存的納米材料的設(shè)計(jì)和性能研究.pdf

1、能源危機(jī)已經(jīng)成為人類面對的最重要的問題。要解決這個(gè)問題最主要的手段有兩種:生產(chǎn)清潔的能源和制造高效的能源存儲設(shè)備。本論文基于這兩種解決能源危機(jī)的手段，從納米材料角度入手，研究其在能源生產(chǎn)和能源存儲方面的應(yīng)用問題。具體研究內(nèi)容如下:
　　1.涉及清潔能源生產(chǎn)的光電催化分解水反應(yīng)中催化材料的研究。
　　主要研究了硅納米線陣列（Silicon Nanowires Arrays，Si NWs）的合成及其光電催化分解水的性能。研究內(nèi)容

2、為:在不同摻雜類型的Si基底（p型和n型）上通過金屬輔助刻蝕的方法合成了Si NWs，并在合成的Si NWs上負(fù)載了微量的納米Pt顆粒。利用此Pt修飾的Si NWs(Si NWs/Pt)進(jìn)行光電催化分解水的研究。結(jié)果表明:SiNWs/Pt的光電催化水分解性能較之SiNWs和平面Si基底有較大的提升，這是因?yàn)榛钚源呋煞諴t的存在和SiNWs陣列結(jié)構(gòu)的高表面粗糙度有效地提高了催化反應(yīng)的性能。同時(shí)還重點(diǎn)研究了不同類型Si NWs/Pt（n和

3、p型）和不同類型催化反應(yīng)(氫氣析出反應(yīng)HER和氧氣析出反應(yīng)OER)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)不同類型的Si NWs/Pt對于HER和OER反應(yīng)有不同的光增強(qiáng)效應(yīng)，這一現(xiàn)象主要是由不同類型基底之間能帶結(jié)構(gòu)的差異引起的。
　　2.有關(guān)能源存儲器件的超級電容器電極材料的研究
　　主要研究了堿處理過程中鈷鋁水滑石的形貌、結(jié)構(gòu)及其超電容性能。研究內(nèi)容包括:分別采用成核晶化隔離法和尿素水熱法合成了CoAl-LDH，并對合成的水滑石進(jìn)行不同時(shí)間的高

4、濃度堿浸泡處理，制備出多孔CoAl-LDH復(fù)合產(chǎn)物。采用XRD、SEM、TEM、孔結(jié)構(gòu)以及比表面積分析等測試手段對CoAl-LDH及其不同時(shí)間的堿處理產(chǎn)物樣品的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果顯示，隨著堿處理時(shí)間的增長，CoAl-LDH納米片逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫椎腃oAl-LDH/Co(OH)2復(fù)合物，最終被溶液中的氧氣氧化成為CoOOH。同時(shí)對利用不同方法合成的CoAl-LDH及其堿處理產(chǎn)物進(jìn)行電化學(xué)性能測試，來驗(yàn)證樣品形貌及組成與超電容性能之間的