過(guò)渡金屬(氫)氧化物納米材料可控合成及電化學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、過(guò)渡金屬（氫）氧化物納米材料具有豐富的形態(tài)、多變的結(jié)構(gòu)，因而在電催化、電分析以及超級(jí)電容器等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。設(shè)計(jì)過(guò)渡金屬（氫）氧化物納米材料新的合成路線(xiàn)，探究材料生長(zhǎng)過(guò)程，進(jìn)而獲得具有特定尺寸、形貌、維度的納米體系，對(duì)于實(shí)現(xiàn)功能材料的設(shè)計(jì)合成具有重要的指導(dǎo)意義。本論文針對(duì)第一過(guò)渡系金屬M(fèi)n、Ni、Zn的（氫）氧化物低維納米結(jié)構(gòu)的可控合成及其電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，對(duì)材料的形成過(guò)程、獲得的納米結(jié)構(gòu)與其電化學(xué)性質(zhì)之間關(guān)系進(jìn)行有益的探索。

2、
　　 采用液相合成路線(xiàn)制備出具有高指數(shù)晶面的四氧化三錳八面體(Mn3O4octahedron)納米顆粒，并研究其電催化氧還原活性及對(duì)酶在電極表面直接電子轉(zhuǎn)移的促進(jìn)作用。電化學(xué)研究表明，與具有低指數(shù)晶面的四氧化三錳納米顆粒相比，Mn3O4octahedron納米顆粒對(duì)氧還原表現(xiàn)出更高的電催化活性。此外，合成的Mn3O4octahedron還可促進(jìn)葡萄糖氧化酶(GOD)在電極表面快速的直接電子轉(zhuǎn)移，其電子轉(zhuǎn)移速率常數(shù)達(dá)到18.6s

3、-1?；谄咸烟茄趸冈陔姌O表面快速的直接電子轉(zhuǎn)移制備出的電化學(xué)傳感器具有對(duì)葡萄糖檢測(cè)線(xiàn)性范圍寬、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
　　 采用簡(jiǎn)單的滴涂法，開(kāi)發(fā)了一種新穎的二氧化錳納米片修飾玻碳電極(MNSs/GC)電催化劑，并研究MNSs/GC的電催化、電分析性質(zhì)。針對(duì)化學(xué)修飾電極對(duì)高性能、簡(jiǎn)單實(shí)用化電催化材料的需求，基于二氧化錳納米片獨(dú)特的結(jié)構(gòu)以及膠體屬性，合成了二氧化錳納米片溶膠，通過(guò)簡(jiǎn)單滴涂的方法將其滴到玻碳電極表面制備M

4、NSs/GC。獲得的MNSs/GC對(duì)生命物質(zhì)巰基丙氨酸表現(xiàn)出良好的電催化活性，表明二氧化錳納米片可作為一種潛在的電催化材料應(yīng)用于電催化研究。進(jìn)一步利用MNSs/GC電極對(duì)巰基丙氨酸進(jìn)行伏安檢測(cè)，MNSs/GC電極對(duì)巰基丙氨酸的檢測(cè)表現(xiàn)出寬的線(xiàn)性范圍、高的靈敏度以及好的選擇性。
　　 采用一種簡(jiǎn)單的液相合成路線(xiàn)在基底上原位生長(zhǎng)了一層二氧化錳納米片基薄膜，并研究了薄膜的超電容性質(zhì)。制備的薄膜由相互交織的二氧化錳納米片構(gòu)成，具有垂直于

5、基底的取向和高的親水性。電化學(xué)充放電結(jié)果表明所制備的二氧化錳薄膜具有優(yōu)異的超電容性能。當(dāng)充放電速率從0.5A·g-1增加到5A·g-1時(shí)薄膜電極的容量保持率為81.2％，說(shuō)明制備的薄膜電極有較好倍率特性;此外，制備的薄膜有很好的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)5000周的充放電循環(huán)后，容量保持率為93％，且充放電循環(huán)后，薄膜仍能保持原有的形貌。
　　 采用水熱合成路線(xiàn)，以基底鎳片為鎳源在其表面原位生長(zhǎng)一層氫氧化鎳納米片薄膜，并對(duì)氫氧化鎳薄

6、膜的超電容、電催化性質(zhì)進(jìn)行了初步探究。結(jié)構(gòu)測(cè)試表明制備的薄膜由相互交聯(lián)的納米片構(gòu)成。電化學(xué)超電容測(cè)試表明制備的氫氧化鎳薄膜電極具有高的倍率特性以及好的循環(huán)穩(wěn)定性，是一種潛在的超電容電極。此外，制備出的薄膜電極還表現(xiàn)出良好的電催化氧還原特性?；跉溲趸嚰{米片薄膜良好的電化學(xué)性能以及簡(jiǎn)單的制備方法，目前的薄膜電極在薄膜電源方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　 將電催化劑磺化酞菁鈷(CoTsPc)插入到二維鋅鋁復(fù)合氫氧化物(ZnAl-LDH

7、)層間制備ZnAl-CoTsPc-LDH無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合功能材料，并研究二維復(fù)合材料ZnAl-CoTsPc-LDH的電催化性質(zhì)。結(jié)構(gòu)測(cè)試表明，制備的插層材料具有典型的層狀結(jié)構(gòu)特征，且CoTsPc在ZnAl-LDH層間以垂直于主體層板取向排列。這種插層結(jié)構(gòu)能夠有效地固定CoTsPc并抑制CoTsPc分子不利的聚集。電化學(xué)結(jié)果表明，ZnAl-CoTsPc-LDH插層結(jié)構(gòu)有效地改進(jìn)了CoTsPc的電催化活性與穩(wěn)定性?；谄淞己玫碾姶呋钚约胺€(wěn)定