一、粉末微电极方法研究DMcT/PAn的电化学性能（论文文献综述）
王圣博[1]（2021）在《高性能水系锌离子电池电极材料的合成及其性能的研究》文中指出随着全球工业化进程的加快,环境恶化和化石燃料储量减少等问题,人们对清洁可再生能源的需求日益迫切。面对这种困境,利用如太阳能、风能、生物质能、潮汐能和地热能等新能源形式是有效的途径。但是这些新能源形式很难直接储存和运输,高度的间歇性更制约了其进一步发展。能源储存系统（ESSs）的发展为个人、家庭和工业应用提供更稳定的能源供应,为此人们已进行了广泛的研究。在目前所有的能源储存系统中,电池扮演着重要的角色,已经成为便携式电子产品、电动汽车甚至是电网不可缺少的一部分。其中,锂离子电池（LIBs）由于具有较高的能量密度被广泛应用。但由于有限的锂资源、组装条件要求苛刻,使得商用锂离子电池成本进一步上升。此外,易燃有毒的有机电解液和高活性锂也极大地阻碍了锂离子电池的进一步应用。锌离子电池（ZIBs）成本较低、安全性较高、体积能量密度较高,因此在电化学储能领域引起了广泛的研究。尽管由于多价离子的转移,水系锌离子电池可以实现更高的氧化还原比容量和能量密度,锌离子电池电极材料也存在很多问题,其中包括金属负极不可逆枝晶和正极材料电化学性能差等。金属负极在剥离和镀覆过程中会发生电场集中和氧化,从而制约全电池的电化学性能。使用具有大层间距的锰基、钒基过渡金属氧化物作为水系锌离子电池正极材料是非常常见的。通过在合成过程中的离子预插来实现对材料的活化,打破了固有晶体结构的限制,从而获得兼具高容量与高倍率的电极材料。电解液中离子种类对于电池电极的性能有重大影响,预插离子钒基化合物的种类与电解液之间的关系还尚未有人探究。传统的过渡金属氧化物一直受到电子/离子电导率差的制约,难以满足实际应用。传统的涂布方法也不可避免的增加了活性物质和集流体之间的内阻,因此,电沉积法构建集成一体化电极是提升电极的接触面积和材料利用率的有效方法。通过使用这些方法,能够有效的提高水系锌离子电池电极的性能,实现水系锌离子电池的各项性能。本篇论文围绕以下几个方面展开:1.层片状锌铝共晶合金作为水系锌离子电池可逆无枝晶负极金属锌负极具有理论容量高、成本低的优点,是一种极具吸引力的水性锌离子电池负极材料。然而,现有的锌负极在剥离/电镀过程中存在库仑效率低、枝晶生长严重等问题,阻碍了其实际应用。通过使用锌和铝纳米片层交替排列的Zn88Al12共晶合金能够有效解决锌金属负极在剥离/电镀过程中枝晶和裂纹生长引起的不可逆性问题。共生的金属铝片层不仅能够保护锌片层抑制其形成不可逆的副产物,而且在锌剥离过程中原位形成稳定的Al/Al2O3核壳结构,进而引导锌的后续生长。共晶Zn88Al12（at%）合金在不含氧气的Zn SO4水溶液中具有优异的脱锌/镀锌性能,具有较低的过电位和较高的库伦效率。将KxMn O2正极和共晶层状Zn88Al12合金负极组装,构筑的水性锌锰氧化物水系锌离子全电池可以实现在高功率下提供230 Wh kg-1（基于KxMn O2正极的质量）的能量密度,在超过200小时循环后仍然保持100%的容量。如果调整正负极质量比为3:1,全电池的总能量密度则会高达142 Wh kg-1。共晶成分合金化策略为开发下一代二次电池的高性能负极提供了一条新的途径。2.基于高阳离子相容钒氧化物微电极的超高能量密度大功率水系锌离子可充电微电池水溶液锌离子电池作为锂离子电池的替代品,具有广阔的发展前景。微机电系统可以应用于小型电子产品中,引起了人们广泛的关注。然而,传统的水溶液锌离子电池使用过量的锌作为负极,极易发生枝晶和氧化,导致电池失效。预插层氧化钒除了具有高理论容量的优点外,还具有高导电性和离子导电性,提供更多的离子扩散途径和活性位点。我们开发了基于具有交叉指状的纳米多孔金微电极和双极性活性材料ZnxV2O5的高性能水系锌离子微电池。利用预插层水合Zn2+作为分子柱支撑大间距的V2O5层间距,组分ZnxV2O5与水合Zn2+客体具有很高的相容性,这大大提高了它们的插层/脱层动力学。与双电子氧化还原反应相结合,使水系锌离子微电池具有很高的容量和效率。纳米多孔电极结构能够实现快速电子转移和离子传输,因此,ZnxV2O5在1M Zn SO4电解液中的比容量高达527 m Ah g-1（约为最大理论值的90%）。基于电活性材料ZnxV2O5的充分利用,交叉指状纳米多孔ZnxV2O5/Au交叉指状微电极构成的水性可充电锌离子微电池在高功率传输时表现出358 m Wh cm-3的能量密度（该值与Sony CR1620相当,是Li薄膜电池能量密度的40倍以上）。3.晶型调控的ZnxV2O5自支撑电极用于柔性水系锌离子电池的正极材料传统的过渡金属氧化物能够提高更多的容量同时获得稳定的Zn离子扩散通道。锰基、钒基材料做为水系锌离子电池的正极材料一直受到低电导率和低离子电导率的限制,在实际应用中这些材料远达不到应用要求。为此,我们设计了一种通过油浴搅拌法制备的自支撑CFP/ZnxV2O5柔性电极,用于水系锌离子电池正极。我们针对过渡金属氧化物具有有限的电导率和离子电导率的问题。在制备过程中,结合离子预插法将水分子和Zn2+进入层状氧化钒结构之中,有效增强离子的输运能力。除此之外,我们还结合热处理晶型调控策略,保证活性材料具有部分周期晶格用于能量存储,另一部分非晶结构用于离子输运。构筑的水系锌离子电池在50 mAg-1电流密度下具有365mAh g-1的比容量,在5 Ag-1的电流密度下,循环1000圈,容量保持率为80.5%。优秀的电化学性能使自支撑CFP/ZnxV2O5柔性电极作为新型水系锌离子电池正极具有广阔的前景。
刘威[2]（2021）在《碱性聚电解质燃料电池阳极催化剂研究》文中提出质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有结构紧凑、能量转换效率高、零排放等优点,近年来得到快速发展,但由于其使用昂贵的Nafion膜以及Pt基贵金属催化剂,该类燃料电池造价高昂,大规模应用受到严重限制。碱性聚电解质燃料电池（APEFC）的工作环境为碱性,理论上其核心组件均可使用较为廉价的材料,为降低燃料电池的造价提供了可能。目前,APEFC的发展面临许多重要挑战,其中亟待解决的关键问题是发展高性能的全非贵金属阴阳极催化剂。在APEFC的阴极端,不少非贵金属催化剂的氧还原活性可与Pt媲美,阴极使用非贵金属催化剂的电池性能也取得显着进展。APEFC面临的最大挑战莫过于开发高性能非贵金属阳极氢氧化反应（HOR）催化剂。Pt是催化HOR最好的单金属,但其在碱性环境下的HOR交换电流密度较酸性环境降低了约2个数量级,目前该现象的解释仍处于争论中,导致缺乏明确的HOR动力学描述符,这对理性设计和制备高活性催化剂提出了严峻挑战。机理研究是催化剂研发的基础,为探究Pt表面的碱性HOR机理,我们以Pt盘电极作为模型电极,在其表面电沉积得到10种形貌尺寸均一、结构明确的金属氧化物/氢氧化物团簇,电化学测试表明Pt与团簇界面处可发生电子协同质子转移。电极表面的亲氧性描述符可与HOR催化活性建立线性关系,表明改变电极亲氧性可有效调控HOR催化活性。Ru修饰电极的HOR活性最高,接近空白Pt盘的3倍,但不满足上述线性关系,理论计算指出金属态Ru团簇修饰大幅削弱了Pt表面的氢结合能（HBE）,引起HOR催化活性显着增强,该结果表明与亲氧性描述符相比,HBE描述符对碱性HOR动力学的影响更为显着。重新审视HOR的研究历史,发现以往HOR机理研究均集中于探讨HBE及氢氧结合能（OHBE）等与表面吸附相关的描述符,忽略了表面化学环境这一重要影响因素。这里我们选取电极表面的亲疏水性作为切入点,探究化学环境对HOR动力学的影响。在Pt/C表面修饰17种不同的小分子实现表面亲疏水性的精准调控,通过理论计算筛选12种物理性质,发现“静电势极值差”可作为修饰小分子与水分子相互作用的描述符,它与Pt/C表面的亲疏水性呈线性相关。电化学测试结果表明修饰电极的HOR催化活性与表面亲疏水性呈火山型关系,只有亲疏水性适中的表面具有最为优异的HOR催化活性,活性最高为空白Pt/C的2倍,接近Pt Ru/C的性能水平。原位电化学阻抗谱证明亲水表面HOR动力学提高的原因在于质子协同电子转移速率显着加快,而原位表面增强红外光谱测试结果表明Pt/C表面亲水性的提高源自修饰小分子与水分子的相互作用得到增强,与分子动力学模拟结果一致,亦证实“静电势极值差”表征亲疏水性具有明确的合理性。该工作揭示了增强表面水吸附带来的影响具有两面性:适度提高水吸附强度有助于HOR,表面水吸附强度过高则阻碍电极表面H2的溶解及传质,反而不利于HOR。从APEFC的应用角度出发,在向阳极使用全非贵金属催化剂迈进的过渡阶段,使用非Pt贵金属替代Pt以降低燃料电池造价,是一种行之有效的方法。我们选取Pd为研究对象,将机理研究与高性能催化剂筛选有机结合,利用熔融盐法批量制备多元合金的优势,制得31种粒径分布均匀、体相结构明确的碳载Pd基合金催化剂,其中21种催化剂进行酸洗处理,可得仅暴露Pd原子的表面。发现52种表面的碱性HOR催化活性与表面对应的HBE及OHBE呈现三维火山型关系,只有同时具有适中HBE及OHBE的催化剂表面具有最优异的HOR活性,证实双功能机理在Pd基催化剂表面依然适用,并据此指出Pd Ni Co三元合金的活性最高。根据筛选结果,通过改良浸渍法制备得到高金属载量的Pd Ni Co/C催化剂,其粒径较小,体相结构明确,不仅具有优秀的旋转圆盘电极（RDE）测试活性,将其作为阳极催化剂装配得到的APEFC性能可达1.6 W/cm2,远高于Pd/C。阴阳极完全使用非贵金属催化剂是APEFC相较于PEMFC的优势所在,也是该类燃料电池实现规模化应用的必要前提。经过元素组成及合成方法的优化,成功制备得到结构明确的纳米Ni5Mo合金催化剂,该催化剂在碱性HOR的RDE测试中表现出优异的面积及质量比活性,在已报道的非贵金属催化剂中处于优秀水平。通过直接的表面分析手段,指出Ni5Mo催化活性提高的原因在于Mo掺杂使得合金表面的HBE削弱,OHBE增强。将Ni5Mo用于APEFC阳极可获得接近600 m W/cm2的电池性能,在目前的文献报道中处于优秀水平,该结果亦证实了无碳载催化剂应用于APEFC的巨大潜力。
周海逢[3]（2020）在《基于碳基复合材料微纳米电极传感器的构建与应用》文中进行了进一步梳理碳基复合材料因成本低廉、电导率高、稳定性好、电活性位点丰富、安全可靠等特点在电化学传感器领域被重点研究。然而,其大规模应用时面临制备过程复杂、使用有毒试剂、依赖昂贵设备、电催化性能稳定性差等瓶颈,难以满足高灵敏度、高选择性以及微型化电化学传感器的技术需求。因此,通过简便、环境友好的合成策略,调节复合材料组分和电活性位点,制备高电导率和电催化性能的新型碳基复合材料,并将其与优化的电极结构相耦合以提高电化学传感器性能。本论文即以0D纳米颗粒、1D碳纳米管、2D氧化石墨烯和3D膜片钳（nanopipette）为载体的碳基纳米复合材料简便、可调、环境友好的制备为基础,以化学修饰电极-微纳电极单元-微电极的合理设计为主线,系统研究了碳基复合材料组分、结构与电化学传感器性能之间的相互关系,揭示了新型传感器的检测机理及构效关系。具体研究内容包括:（1）基于简便、绿色的合成策略,成功制备了3D结构铜纳米颗粒（Cu NPs）修饰的氮掺杂石墨烯复合材料（GR-CN-Cu）。探讨了聚多巴胺（PDA）在材料制备过程中的多重作用,既是材料复合重要粘结剂,又是氮掺杂石墨烯（GR-CN）的氮源,还是原位吸附或还原Cu2+的吸附剂或还原剂。基于优异的电导率、电子转移能力和电催化活性的复合材料构建了检测苯二酚同分异构体的电化学传感器,展现出高的灵敏度、良好的选择性、宽的线性范围(0.5-720μmol L-1)和低的检出限(81-131 nmol L-1)。此外,该电化学传感器可用于同时检测实际水样（废水）中苯二酚同分异构体,结果与HPLC法相吻合,表现出令人满意的应用价值。研究结果证实GR-CN-Cu优异的氧化还原性能归因于3D结构GR-CN中碳原子和氮原子的电负性的差异以及Cu NPs与3D GR-CN协同效应。（2）在简便、绿色合成策略的基础上,氮（N）和磷化铁（FeP）共掺杂碳纳米管（N/FeP-CNT）被成功制备和表征,展现出多元素共掺杂、多活性位点及良好分散性等特点。研究揭示了氮掺杂碳纳米管（N-CNT）作为电子传输通道与均一分散的活性位点（FeP）的协同效应,显着提高了修饰电极（N/FeP-CNT/GCE）的电导率和电催化性能,为同时检测二羟基苯甲酸（DHBA）同分异构体提供崭新的分析平台,结果显示2,4-DHBA、3,4-DHBA和2,5-DHBA的线性范围分别为0.5-600μmol L-1、0.5-560μmol L-1和0.5-820μmol L-1,对应的检出限分别为124、65和221 nmol L-1。此外,该电化学传感器在实际样品中对DHBA同分异构体的检测展现了良好的抗干扰性能和稳定性。（3）以多掺杂复合材料独特的电学性能为基础,开发具有可靠性能便携传感设备成为可能。以氮（N）和磷化钨（WP）共掺杂碳纳米管（WP/N-CNT）为电极材料,提出了一种新颖的便携的可重复使用的抗癌药物甲氨蝶呤（MTX）电化学分析平台。研究证实高电催化活性的WP做为反应活性位点不仅与作为电子传输通道的N-CNT形成协同效应,还提供电负性差异有助于MTX氧化产物分离,使电极重复使用成为可能。利用便携的丝网印刷电极（SPE）做为载体,实现了样品量小,可满足现场检测的分析平台,实现了对MTX更快、更简单、更便宜的检测。实验结果表明构建的便携式电化学传感器对MTX的检出限低(45 nmol L-1)、灵敏度高、线性范围宽(0.01-540μmol L-1)、稳定性好、重现性令人满意。并展现了对体外血样可靠检测,有望成为低成本的现场诊疗新平台。（4）进一步拓展简便、绿色合成策略研究电极材料和结构,为电化学传感器检测模式革新提供机遇。利用磁性纳米粒子（Fe3O4）可回收特性,PDA对其表面功能化,并合理设计活性识别位点和信号源,构建了基于单分散功能磁性微纳米颗粒（Fe3O4@PDA/CuxO）电极单元的电化学传感器,研究了超灵敏检测D-半胱氨酸（D-Cys）的电化学方法。实验揭示了通过D-Cys与Cu2+形成稳定性强的D-Cys-Cu2+-D-Cys结构,进而屏蔽信号指示剂(Cu2+)的氧化还原电流的检测机理,以及利用Fe3O4@PDA/CuxO电极单元表面PDA层与Cys对映体共价结合的富集机制。结果证实提出的磁性微纳米电极单元传感器识别和定量D-Cys策略的可行性,具有高的灵敏度(102μAμM-1 cm-2),低的检出限(83 pmol L-1)。与传统的电极结构相比,该方法有望推动新型电化学传感模式的发展。（5）将简便、绿色的合成策略与可定制的微纳尺寸载体相结合,可实现碳基微纳电极多样性制备。PDA和氧化石墨烯（GO）通过静电相互作用在膜片钳（nanopipette）表面实现层层自组装,高温热解后,即可获得氮掺杂石墨烯微电极（NGR ME）,提出了一种廉价的碳基微纳米电极的制备思路,为开发原位氮掺杂碳基微电极提供了方法选择。考察NGR ME的导电性和电催化性能,并以NGR ME构建了同时检测多种神经递质的生物传感器。结果表明NGR ME对多巴胺（DA）和5-羟色胺（5-HT）具有高的电催化活性、良好的选择性和稳定性,检出限分别达0.69 nmol L-1和6.5 nmol L-1。利用NGR ME的尺寸优势,设计了一种新型自吸进样的便携式微体积传感器装置,用于检测人血清中的神经递质,并获得可靠的分析结果。通过对以0-3D载体表面自吸附/还原和原位掺杂碳基复合材料,以及不同微纳结构电极性能的研究,加深了电极材料与电极结构耦合提升电化学传感器分析性能的认识。同时,这项研究也拓展了便携式和微型化电化学传感器在分析化学领域的应用,为集成式、智能化传感装置进一步研究奠定了基础。
叶安娜[4]（2020）在《取向碳纳米管阵列/氧化还原凝胶电解质柔性固态超级电容器的研究》文中进行了进一步梳理柔性固态超级电容器因其灵活轻便、性能稳定以及良好的生物安全性受到了广泛的关注。取向排列的碳纳米管阵列（ACNT）已经被证明具有规整的孔结构和快速的电子、离子传输通道,非常适合用作超级电容器以及各种电池器件的电极材料。然而其超疏水的纳米间隙不利于常规水溶性凝胶电解质的渗透,较弱的机械强度也难以支持复杂的化学修饰与复合,在制备柔性超级电容器件时很容易造成器件内阻增加、阵列结构的破坏以及倍率效应下降等问题。本文使用含有氧化还原活性小分子的水性凝胶电解质对ACNT进行真空辅助填充,解决了活性凝胶电解质的渗透问题,构筑高效电子传输通道的同时增加了阵列的机械强度,并利用原位电化学聚合反应制备了聚苯胺纳米颗粒附着CNTs外壁结构的高性能“三明治”型E-PANI@PVA@ACNT柔性水凝胶超级电容器器件。与无规缠结的碳纳米管粉末相比,碳管阵列取向排列的结构确保了器件具有高效的离子、电子传输效率,保证了器件的高功率密度以及良好的倍率性能,同时其纳米间隙还可以大幅提高器件的循环稳定性。在本文中进一步利用溶剂挥发收缩法获得了高密度碳纳米管阵列（DACNT）,制备了比电容量高达2.8 F·cm-3（0.65 F·cm-2,2 mV·s-1）,最大能量密度为 0.39 mW·h·cm-3（0.09 mW·h·cm-2）的E-PANI@PVA@DACNT超级电容器器件。另外,通过利用氧化还原增强的界面赝电容行为,制备了对苯二酚/碳管阵列（HQ@PVA@ACNT）和对苯二胺/碳管阵列（PPD@PVA@ACNT）两种水凝胶超级电容器器件,结果表明碳管阵列纳米限域效应以及电活性物质与碳管间强烈的相互作用可以有效抑制器件的自放电行为。这种新型柔性超级电容器不但具有优秀的电化学储能性质,还满足环保、安全的理念,为未来新能源装置的开发提供了新思路,具有良好的应用前景。
杨丹[5]（2020）在《多功能金纳米电极的制备及其用于电化学富集多巴胺的检测》文中研究表明与传统尺寸的电极相比,纳米电极拥有较小的尺寸（<100 nm）,因而具有优良的电化学特性,如高的传质效率、小的背景电流和较低的溶液电阻,因此,纳米电极正是基础电化学研究以及电化学传感器应用中首选工具。在过去的几十年中,随着纳米电化学分析的发展,用于分析检测的纳米电极的制备和检测方法一直是众多研究的主题。目前,纳米电极的多功能检测技术以及简易性、高效性和可重复性的制备仍然面临着巨大的挑战,特别是单一的测量模式和技术已经无法应对于复杂的检测环境以及确保测量的全面性。基于此,本文主要通过电化学方法在碳纳米电极的尖端沉积金,以此制备了不同类型的多功能金纳米电极,并将这些金纳米电极应用于具有电活性的神经递质小分子,如多巴胺的分析检测中。本论文主要研究内容有如下四个方面:1.金纳米电极和纳米孔-金纳米电极都是在碳纳米电极的尖端上,通过控制沉积金过程的沉积时间和沉积电流这两种方式制备而得的,制备的两种金纳米电极具有不同的构造。通过扫描电子电镜（SEM）、电化学循环伏安法（CV）和差分脉冲伏安法（DPV）对这两种不同类型的金纳米电极进行了形貌和电化学特性的表征,结果表明通过控制沉积电流（40 nA）得到的金纳米电极的重复性良好,且拥有很好的电化学性能。另外,通过控制沉积时间（10 s）得到的纳米孔-金纳米电极具有开放的纳米孔和完整的金纳米电极,且同样具有良好的电化学性能。纳米孔和金纳米电极的集成使得纳米电极具有了应用于电化学和拉曼光谱检测的多功能的应用前景。2.通过在金纳米电极上施加一个交流电压（20 MHz,20 V）产生的交流介电泳（AC DEP）,用于研究多巴胺（DA）和5-羟色胺（5-HT）的快速富集后的电化学信号变化和区分检测。结果表明采用AC DEP富集方法可快速实现两者的富集,使电化学响应得到增强。而对于DA和5-HT的共混物进行富集后发现,DA吸附电极的能力要明显的强于5-HT,这表明共混条件下,两者之间会形成竞争吸附的电化学行为。此外,金纳米电极同时又具有良好的拉曼活性基底,通过引入银纳米颗粒（AgNPs）作为DA和5-HT的捕获粒子和增强因子,并结合交流介电泳富集方法,成功地增强了DA和5-HT的拉曼信号,并在两者的混合物中得以区分。最后,金纳米电极在血清中同样可以得到富集后增强的电化学响应。3.纳米孔-金纳米电极可应用于对DA选择性检测研究。DA分子通过纳米孔选择性富集在金纳米电极的附近,金纳米电极用于测量富集前后的电化学响应变化。结果表明纳米孔-金纳米电极对DA的电化学响应具有较宽的动态范围（0600 nM）,检出限（LOD）最低可达10 nM。此外,利用纳米孔富集方法,通过在纳米孔处施加-400 mV,可以在较短的时间内（5 min）快速的选择性富集带正电荷的DA分子。在抗坏血酸（AA）的存在下,可增强混合物中DA的电化学响应,并且抑制AA的增强。再者,纳米孔-金纳米电极也同样适用于拉曼测量。利用纳米孔富集和AC DEP富集均可以增强DA的拉曼信号,且相比于纳米孔富集,AC DEP富集更为高效。纳米电极尖端产生的AgNP@DA团聚物微球（直径20μm）表明了AC DEP富集效果的有效性。通过电流-时间追踪曲线还可以很好的检测到AgNP@DA在纳米孔处的运动状态。所制备的纳米孔-金纳米电极具有集成多种检测分析技术的优点和对分析物灵敏检测的潜力。4.基于分子印迹在识别特定分子上的优势,采用吡咯（作为单体）和DA分子（作为模板）在金纳米电极的尖端上进行电化学聚合,以此制备出的聚吡咯分子印迹的超微电极应用于对DA的选择性检测。电化学结果表明该微电极对DA具有良好的选择性、较高的灵敏度以及较宽的检测范围（4240μM）,检出限为0.975μM。电化学结果表明该微电极在其它五种干扰物分子（5-HT、NE、EPI、AA和UA）的存在下,对DA仍具有很好的选择性。采用电化学检测可以简单、快速的进行选择性检测。另外,在该微电极上施加直流偏置电压富集可增强DA的电化学响应和拉曼信噪比,通过拉曼光谱可表明DA分子在印迹结构中的印迹效果。DA经过直流富集后会快速占据印迹位点,使拉曼信号明显增强。
王擎龙[6]（2020）在《光电催化还原二氧化碳光阴极材料的制备及性能研究》文中指出二氧化碳的过量排放和能源的过度消耗越来越受到人们的关注,消除过量的二氧化碳成为科研工作者研究的目标。光电催化技术是结合光催化和电催化优点的一种策略,以光能为驱动力,激发半导体材料产生光生载流子,外置偏压促使光生电子和空穴分离,能减少电能的输入,具有广泛的催化剂和能量来源,用于模拟光合作用,被广泛应用于还原二氧化碳。二氧化碳被催化还原成燃料,用于提供动力,再释放二氧化碳,形成一个良好的循环,从而在减少大气中二氧化碳过量排放的同时也满足了能源需求。本论文通过制备g-C3N4/ZnTe、Zn-ZnTe-ZIF-8和GO/MAPb Br3 QDs三种光阴极进行光电催化还原CO2研究。以ZnTe为切入点,实现了光电极从粉末材料到膜电极的制备,将溶剂体系从水拓展到有机溶剂,加速了光生电荷的分离和转移,增加了光电极的稳定性和对CO2还原产物的选择性。论文主要涉及以下内容:（1）设计并制备一种Ⅱ型g-C3N4/ZnTe二元复合物,复合物中的异质结能促进光生电子-空穴的分离,加速催化剂/电解质的界面电荷转移动力学过程,从而有利于CO2的还原。结果表明,在-1.1 V vs.Ag/Ag Cl电位下乙醇的最高生成速率为17.1μmol·cm-2·h-1。通过DFT计算证明了乙醇的生成途径为:ZnTe为CO产生位点,g-C3N4中的吡啶N吸附CO并完成C-C耦合过程,最终组装得到乙醇。实验结果验证了催化剂设计和机理推测的合理性,利用两种催化剂组分分步催化、合作合成乙醇为制备新型催化剂用于模拟光合作用提供了一个新思路。（2）为了解决粉末ZnTe光电催化易脱落、载流子扩散路径长等问题,设计并制备了Zn-ZnTe-ZIF-8光电极。利用锌、ZnTe和ZIF-8之间的能级匹配构造一种类似器件的复合结构,ZIF-8与ZnTe能形成具有强烈相互作用的异质结,促进ZnTe的光生电子和空穴的分离和转移;ZIF-8能有效吸附CO2,为光电极的界面反应提供催化活性位点。采用有机溶剂作为电解液有效地抑制了催化过程中的析氢反应,提高了产物的选择性和光电极的稳定性。（3）通过进一步拓展有机溶剂中的催化体系,利用钙钛矿优异的光电性能和氧化石墨烯（GO）阻挡有机分子透过的特点,制备GO包覆的CH3NH3Pb Br3量子点（MAPb Br3QDs）。GO的富电子大π共轭结构和MAPb Br3 QDs中的CH3NH3+之间的阳离子-π作用可作为电子传输通道,能有效促进光生电子-空穴分离并延长钙钛矿的稳定时间。结果表明,与纯MAPb Br3 QDs相比,GO/MAPb Br3 QDs复合物对光电还原CO2更有利。GO/MAPb Br3 QDs复合物在-0.6 V vs.Ag表现出最高的光电催化CO产率,达1.05μmol·cm-2·h-1,是纯MAPb Br3 QDs产生CO的4倍。这一工作将用于还原CO2的钙钛矿催化剂从无机钙钛矿拓展到有机无机杂化钙钛矿。
吴静[7]（2020）在《涂层缺陷对铁基非晶合金涂层腐蚀行为影响研究》文中研究表明铁基非晶合金与普通不锈钢相比,具有更优异的耐蚀性能和耐磨性能,故一直倍受关注。然而,块体非晶通常存在塑性差和制备困难等问题,严重限制了其实际应用。把铁基非晶合金以涂层的方式涂覆在其他结构材料表面,不仅有利于改善其脆性,而且可容易实现大面积制备,因此在船舶、石油及发电工业等领域呈现出广阔的应用前景。值得关注的是,热喷涂制备的铁基非晶合金涂层中不可避免地存在着孔隙和氧化物层等结构缺陷,这些缺陷对涂层的使役性能有着显着的影响。针对以上关键问题,本文系统地开展了多种缺陷对涂层腐蚀性能的影响的研究,探讨了孔隙、氧化物层、晶体相等缺陷以及缺陷造成的成分不均匀性对涂层腐蚀的影响规律及机制。另外,围绕涂层的实际服役环境,本文还详细研究了铁基非晶合金涂层在干湿交替氯离子和乏燃料湿法贮存的硼酸溶液两种环境中涂层的腐蚀行为,提出了有效评价涂层腐蚀的电化学测量方法。以上工作对深入理解涂层缺陷与腐蚀内在关联性以及推动非晶涂层的应用具有非常积极的指导作用。主要研究结果如下:（1）选用厚度约为500μm,平均孔隙率为（1.46±0.07）%的铁基非晶合金涂层,研究了涂层孔隙对腐蚀特性的影响。喷涂态涂层动电位极化钝化区曲线不稳定,钝化膜稳定性较低。微电极样品动电位极化研究发现涂层耐蚀性随孔隙率增大而变差,这归因于涂层孔隙内部易发生局部腐蚀。选取低粘度环氧树脂作为封孔剂对涂层进行封孔处理后涂层自腐蚀电流密度降低,钝化膜稳定性增加,涂层长期耐蚀性能大幅提升。（2）基于高Cr含量低孔隙率铁基合金涂层,研究了粒子间氧化物层自身作为结构缺陷对涂层腐蚀的影响。研究表明,涂层经长期浸泡呈现出显着的腐蚀演化特征,即电解质溶液会通过粒子间氧化物层渗透进入涂层内部引起局部腐蚀,局部腐蚀进一步沿着粒子间氧化物层快速发展,最终导致涂层失效。采用稀释的磷酸铝溶液对铁基合金涂层进行渗透处理。磷酸铝渗透处理后涂层具有更低的腐蚀电流密度和钝化电流密度,在长期浸泡中对局部腐蚀有更持久的抵抗力。（3）利用二次离子质谱等手段,分析了铁基非晶合金涂层中的成分分布特征,发现孔隙、氧化物和晶体相等涂层缺陷周围存在明显的局部贫铬区。该区域涂层钝化膜不稳定,会优先发生局部腐蚀。据此,设计出电化学溶解结合封孔消除缺陷的方法,即在0.35 wt.%NaCl溶液中进行1.2VSCE恒电位极化,选择性地溶解局部贫铬区,涂层中成分缺陷可转化成结构缺陷,随后通过封孔处理消除电化学溶解处理产生的结构缺陷。消除局部贫铬区后,涂层表现出的钝化电流密度更低、过钝化电位更高、钝化膜更加稳定,具有更好的耐腐蚀性能。（4）采用双电极体系测量方法,研究了涂层在干湿交替环境中的阻抗谱行为。通过改进的传输线等效电路模型剖析涂层的腐蚀行为。该模型与干湿交替环境中涂层腐蚀的阻抗谱数据具有很高的拟合度,且能够准确的分析电极在液膜极薄条件下的电荷转移电阻。研究发现,非晶涂层在濒临干燥的状态下氧传输变快,腐蚀速率最大。涂层孔隙内外的氧浓度差加速孔隙内部的腐蚀,引发涂层在孔隙中发生局部腐蚀。局部腐蚀发生后沿粒子间界面区域发展,最终贯穿整个涂层致使涂层失效。整体上,铁基非晶合金涂层在干湿交替环境中对基体的有效保护时间长达900 h。（5）选取1.5 wt.%硼酸水溶液作为腐蚀电解质,研究了铁基非晶合金涂层在乏燃料湿法贮存环境中的腐蚀行为。涂层在硼酸水溶液中有良好的自钝化能力,腐蚀电流密度约4.24×10-7A cm2。极化电位高于0.5 VSCE时,涂层钝化不稳定,这归因于钝化膜中Mo元素的溶解增加。观察发现,局部腐蚀集中于孔隙和粒子间界面区域,局部贫铬区的钝化膜更容易发生破坏引起局部腐蚀。涂层在硼酸溶液中具有良好的耐长期腐蚀性能。在1.5 wt.%H3BO3溶液中浸泡130 d后,局部腐蚀贯穿整个涂层达到低碳钢基体。
向志朋[8]（2020）在《基于纳米碰撞电化学方法的铂单颗粒电催化过程研究》文中研究指明化石能源的大量使用引发了日益严峻的能源危机和环境问题,发展可再生能源是社会可持续发展的必然要求。电催化通过加速电极/溶液界面异相电子转移过程,可促进电能与化学能的高效转换,是可再生能源转化与利用的关键技术之一。在基础研究层面,电催化研究的核心任务是揭示催化材料结构-活性关系。传统修饰电极电化学研究方法由于存在系综效应,其结果是大量颗粒的平均信息,无法揭示电极表面材料的本征催化活性。近年来发展起来的单颗粒电化学研究方法为研究材料构-效关系提供了新的视角。区别于传统研究方法,单颗粒电化学方法可对单一个体电催化行为进行研究,有利于微观电催化机制的探索和材料本征电化学活性的获取,从而实现构-效关系的精准构建。本论文基于单颗粒纳米碰撞电化学方法,以金属铂纳米颗粒及其团聚体作为对象,研究了单个铂颗粒上的析氢反应、氧还原反应以及电极浆液中高分子粘结剂与纳米颗粒团聚体的动态演变行为。论文的主要研究内容及结论如下:（1）铂单颗粒析氢反应动态学过程研究。基于布朗热运动和胶体理论研究了溶液中胶体颗粒的稳定性,发现通过调节质子浓度可有效避免溶液中颗粒团聚现象,从而保证了在单颗粒水平开展电催化研究;采用碰撞电化学方法研究了铂单颗粒上析氢电化学行为与极化电位的关系,发现单颗粒铂上析氢电化学信号随电极电位负移发生由尖刺状到台阶状的转变,条件实验表明该转变行为受颗粒表面质子与氢气浓度共同作用影响,推测其原因在于析氢过程中颗粒表面物种浓度的动态变化导致电极电位发生偏移;研究了不同气氛下铂上析氢反应机制,通过重构循环伏安曲线获得了铂单颗粒上的析氢极化曲线,发现氢气气氛中铂单颗粒上存在析氢失活行为,推测其原因在于氢在铂颗粒上的吸附（吸收）抑制催化活性。（2）铂单颗粒上氧还原反应尺寸与配体效应研究。基于纳米碰撞电化学方法研究了不同粒径铂单颗粒上氧还原反应电催化活性的影响因素,获得铂单颗粒上氧还原反应极化曲线,发现铂本征催化活性与尺寸相关,在研究尺寸范围内小粒径铂颗粒（4 nm）表现出最佳的本征活性;采用配体交换法改变铂颗粒表面配体分子,考察了聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、柠檬酸等配体分子对铂单颗粒上氧还原活性的影响,发现配体分子通过吸附占据活性铂表面,从而抑制颗粒催化活性。（3）铂纳米颗粒与Nafion高分子团聚体动态学研究。以铂纳米颗粒（4 nm）和全氟磺酸树脂（Nafion）混合体系模拟燃料电池催化剂浆液,研究浆液中催化剂团聚体的动态演变行为。研究发现由于分子内极性差异,Nafion在极性溶剂中发生自组装行为形成球状胶束;发现高分子对纳米颗粒具有快速吸附能力,其作用机制源于两者之间的范德华力相互作用和高分子的桥联作用;利用电子显微镜、动态光散射等方法研究了溶液态下团聚体存在状态,通过长时间尺度追踪,发现团聚体是一个热力学不稳定体系,其在溶液中存在缓慢演变过程,推测该过程与Nafion分子溶胀行为有关。
马鑫萸[9]（2019）在《微型储能器件的三维连续结构构筑与优化机制》文中认为储能器件是智能移动终端的核心部件,随着终端尺寸的逐渐缩小,对微型储能器件的需求越来越大。目前微型储能器件仍然存在能量密度低的问题,而构筑三维叉指电极是提高微型储能器件能量密度的有效手段。但受限于加工工艺,目前微型储能器件的三维构筑还存在两个挑战,一是三维构筑策略复杂,二是三维叉指电极能量密度与功率密度、循环稳定性难以兼顾。因此,本论文围绕这两个难题,以成熟的半导体工艺为基础,以提供连续电子传导、离子扩散路径为主线,提出了多种不同厚度的三维叉指电极的构筑策略,优化了微型储能器件的构筑过程与电化学性能,分析不同构筑过程对微型储能器件电化学性能的影响,提出了优化机制,取得了以下成果:（1）针对三维构筑策略复杂的问题,提出了一种快速干法构筑三维纳米网络结构微型超级电容器的策略,与现代半导体工业传统工艺相匹配,采用光刻-物理气相沉积-快速退火-磁控溅射等方法,可在5分钟内将Co薄膜氧化为Co3O4纳米片网络结构。三维互联的纳米网络结构提供了连续的电子传导通道,同时相互搭接产生的孔允许电解液的渗入,缩短了离子扩散距离。通过调节磁控溅射时间,在Co3O4薄膜上均匀负载了高导电金属Pt纳米颗粒,进一步提高了叉指电极的电导率。因此该微型超级电容器的体积比容量达到35.1 F cm-3,相比于纯Co3O4微型超级电容器容量提高了56%,高倍率放电容量提高了2.48倍,5000次循环后容量保持率达到91.9%。此外,由于该工艺过程中使用的退火时间短,可用于柔性微型超级电容器的构筑,体积比容量可达到30.5 F cm-3。（2）提出了一步光刻结合后期热解构筑三维互联隧道孔碳微型超级电容器的策略,通过将Zn O纳米线与光刻胶混合后热解,利用Zn O被光刻胶还原后汽化的方式,在热解碳叉指电极内部产生三维互联的隧道孔,进一步减少三维构筑的复杂性。其中隧道孔可作为电解液“蓄水池”供电解液渗入,薄膜电极提供完整的电子传导路径,因此实现了电子/离子双连续传导。纳米线材料活化更加均匀,在隧道大孔的孔壁上还存在微孔与介孔,进一步增加了叉指电极的比表面积。三维隧道孔碳微型超级电容器的面积比容量达到10.01 m F cm-2,是传统颗粒状孔微型超级电容器面积比容量的1.48-5.02倍,是未活化多孔碳微型超级电容器面积比容量的6.63倍,经10000次循环后容量无衰减。将高浓度Li TFSi电解液引入构筑高电压微型超级电容器,其电压扩展至2.5 V,能量密度达到采用H2SO4电解液的隧道孔碳微型超级电容器的6.23倍。可单独与太阳能电池组装成自充电系统,并为功能器件（工作电压大于1.8 V）提供能量。（3）针对微型储能器件能量密度与功率密度、循环稳定性难以兼顾的问题,提出在三维树状集流体上络合生长铜铁普鲁士蓝衍生物的策略。使用湿法刻蚀可单次获得大批量金属微电极,通过调节三维树状集流体电镀时间、电化学活性物质生长时间、络合剂浓度等,使铜铁普鲁士蓝衍生物材料在三维树状多孔镍集流体表面与内部生长,提高了单位面积负载量,同时保持了较短的离子扩散/电子传导距离,电子可沿集流体树状连续传导。同时柠檬酸钾络合剂扩大了电极材料的晶面间距,多种单价碱金属离子、二价碱土金属离子、三价离子和过渡金属离子可嵌入到电极材料中。铜铁普鲁士蓝衍生物/三维树状多孔镍叉指电极的面积比容量可达到0.610 m Ah cm-2,电流扩大20倍后容量保持率仍可达到89%。组装成钾锌混合离子微电池,全电池面积比容量达到0.281 m Ah cm-2,工作电压为1.66 V,能量密度达到0.477 m Wh cm-2,显着高于文献报道的其它微型电池与微型超级电容器。通过在电解液中添加Cu2+提高了铜铁普鲁士蓝衍生物/三维树状多孔镍叉指电极的循环稳定性,在1000次循环后,容量保持率由82.4%提高至91.6%。同时Cu2+添加还可以抑制铜铁普鲁士蓝在锌离子微电池与混合锌离子微电池中自发的相转变,1500次循环后钾锌混合离子微电池的容量保持率由39.2%提高到76.4%。
赵亚囡[10]（2019）在《碳纳米复合材料传感界面的构建以及对生物活性分子电分析研究》文中提出生物活性小分子作为生命体生理活动的重要物质,在生物体的生理和病理过程中具有重要的调控作用。传统的分析技术已经不能满足目前广泛的分析对象,复杂的目标体系以及更加快捷准确的分析结果等需求。特别是针对活性氧/活性氮（ROS/RNS）类活性小分子,由于其本身的活泼性,具有信号不容易捕捉的特点,针对抗坏血酸（AA）、多巴胺（DA）和尿酸（UA）生物小分子其检测信号容易相互干扰等特点。随着纳米材料的发展,电化学传感分析技术在过去的十几年中得到了快速的发展。通过纳米技术进行电极表面工程处理,可以构建更加灵敏以及抗干扰能力强的多功能电分析传感界面,实现快速检测和生物活性分子的多组分同时测定。因此,本文合成并设计了多种功能纳米材料协同作用的纳米敏感传感界面,构建了具有生物相容性和特异性催化的电化学生物活性分子检测平台,实现了高选择性和灵敏度的检测,并深入探讨了其催化机理。具体研究工作如下:（1）基于三维石墨烯气凝胶（3DGA）,通过电沉积纳米金粒子（AuNPs）构建电化学生物传感界面实现氧化还原蛋白细胞色素c（Cyt c）在玻碳电极（GCE）表面的直接电子转移用于H2O2检测。AuNPs均匀的分布在3DGA的三维多孔结构中,AuNPs可吸附固定Cyt c,多孔结构为Cyt c提供了良好生物兼容性的微环境,这两种具有良好导电性和生物相容性的材料协同作用实现了Cyt c在电化学中直接电子转移。研究结果表明,该3DGA-AuNPs/Cyt c/GCE对H2O2具有良好的电催化活性,其对H2O2的检测灵敏度为351.57μA·mM-1·cm-2,检测限为1.1μM,检测线性范围为10-740μM。Cyt c与电极之间直接的电子传输说明3DGA-AuNPs纳米复合材料的界面设计可以为蛋白建立理想的接触界面,暴露其电活性中心,改善蛋白质与电极之间快速的直接电子传递。（2）基于氧化还原蛋白修饰的电化学传感器具有较高的灵敏度,但是蛋白质易受环境的影响使所制备传感器的稳定性下降。本研究合成特异性催化纳米仿生酶超小Fe3O4纳米粒子包覆于3DG（Fe3O4/3DG）构建了一种非酶H2O2传感器。纳米Fe3O4颗粒具有类过氧化物酶的功能,通过简单的水热法可以合成超小尺寸的Fe3O4纳米颗粒,其尺寸为5-7 nm。3DG可以负载Fe3O4纳米粒子防止团聚沉淀,增加稳定性,同时增加电子速率,提高传感器的灵敏度。通过TEM表征超小Fe3O4纳米粒子均匀的分散在3DG的表面网状结构中。Fe3O4/3DG@GCE传感器对H2O2表现出良好的催化活性,其检测灵敏度为274.15μA·mM-1·cm-2,其检测限为0.78μM,线性检测范围为0.8-334.4μM。该Fe3O4/3DG@GCE传感器结构设计合理,展现出较低的检测限,以及良好的选择性和稳定性。通过控制细胞数量和刺激药物剂量,Fe3O4/3DG纳米复合物显示出良好的原位检测活细胞释放活性氧H2O2的能力。（3）采用水热合成法和高温煅烧法制备由聚多巴胺（PDA）调控合成的N掺杂碳纳米管（CTNs）修饰Fe3O4（N-CNT/Fe3O4）的复合纳米材料。N掺杂有助于提高了碳纳米复合材料的电化学性能。PDA可以在CNTs表面氧化自聚合,从而改善了CNTs水分散性,同时PDA独特的分子结构含有丰富的含氧基团和含氮基团能促进Fe3O4均匀地沉积在CTNs表面。高温煅烧之后的PDA层有效的调节了石墨碳结构。通过XPS分析元素化学态存在形式发现了高温煅烧可以有效地将吡啶氮和石墨氮掺杂材料到石墨结构中。研究发现在煅烧之前,其复合材料PDA-CNT/Fe3O4经过磷酸盐浸泡之后,可防止在煅烧过程中出现烧结现象。实验结果证明,经过浸泡,煅烧过程之后得到的N-CNT/Fe3O4纳米复合材料对H2O2检测灵敏度有很大的提高,其检测灵敏度为316.27μA·mM-1·cm-2,检测限为0.304μM,线性检测范围为0.006-2.057 mM。此研究工作在材料的表面改性方面具有很广泛的适用性。（4）本研究构建了细胞生长的石墨烯纸基自支撑传感电极及其对H2O2和NO的双功能信号快速实时检测平台。通过模板法制备石墨烯纸基（rGP）电极,然后通过两步电沉积得到具有电催化活性的AuPt/PANI/rGP传感界面。该AuPt/PANI/rGP自支撑传感电极对H2O2和NO同时表现出良好的电催化性能并且具有较高的检测灵敏度,该AuPt/PANI/rGP对H2O2检测线性范围为10-930μM和1.13-5.63 mM,对应灵敏度分别是392.22μA·mM-1·cm-2和155.81μA·mM-1·cm-2,检测限为0.675μM。AuPt/PANI/rGP电极对NO检测线性范围为0.36-437.2μM,灵敏度为112.00μA·mM-1·cm-2,检测限为65.7 nM。等离子体表面改性之后,由于石墨烯碳材料和AuPt纳米粒子良好的生物相容性,细胞在其上能够粘附生长并且状态良好。这种细胞原位生长监测,能够与活细胞密切接触,缩短了活性分子与电极之间的扩散距离,更加灵敏及时的实时监测细胞分泌H2O2和NO,提高了传感电极的精确性。（5）采用简单的水热法和煅烧法合成表面有一层碳包覆的二硫化钼纳米管（MoS2 NTs）。MoS2 NTs修饰电极可以实现AA、DA和UA的多组分同时测定。本研究内容通过理论计算和实验相结合的方式,首次基于密度泛函理论（DFT）结合计算氢电极（CHE）模型对AA、DA、UA的电氧化机理进行研究。SEM和TEM表征我们所合成的MoS2 NTs是由超薄MoS2纳米片结构组成。MoS2 NTs@GCE可以实现AA、DA、UA氧化峰电位有效分离,实现对这三种物质的同时检测。通过CV表征确定三中分子在MoS2 NTs表面催化氧化是两电子-两质子参与转移的过程。采用CHE模型,通过理论计算每步失电子-质子后的据布斯自由能的变化,确定了三种分子在MoS2 NTs表面氧化的难易程度为从难到易为UA>DA>AA,对应的氧化电位从高到低的顺序为UA>DA>AA。通过差分脉冲伏安法（DPV）测定MoS2 NTs@GCE传感器对AA、DA、UA单独检测的线性范围分别为0.8-1200μM,0.3-70μM,5-950μM,检测限分别为0.44μM,0.13μM,0.83μM。AA、DA、UA的同时检测线性范围分别是1-400μM,0.5-40μM,5-535μM,检测限分别为0.39μM,0.11μM,1.5μM。并且该传感器具有较强的抗干扰性以及良好的稳定性。在实际尿液样本检测中,电化学方法和HPLC方法之间没有显着性差异,表现出良好的回收率。
二、粉末微电极方法研究DMcT/PAn的电化学性能（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、粉末微电极方法研究DMcT/PAn的电化学性能（论文提纲范文）
（1）高性能水系锌离子电池电极材料的合成及其性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 水系锌离子电池简介 |
| 1.1.1 水系锌离子电池研究现状 |
| 1.1.2 水系锌离子电池存在的问题 |
| 1.2 水系锌离子电池正极材料 |
| 1.2.1 锰基材料 |
| 1.2.2 钒基材料 |
| 1.2.3 普鲁士蓝类似物 |
| 1.2.4 有机材料 |
| 1.3 锌离子电池负极材料增强手段 |
| 1.3.1 金属晶格控制 |
| 1.3.2 沉积成核控制 |
| 1.3.3 减缓离子的扩散 |
| 1.3.4 减弱沉积极化 |
| 1.4 锌离子电池的电解液 |
| 1.4.1 水性电解质 |
| 1.4.2 非水电解质 |
| 1.4.3 新型电解液 |
| 1.5 本论文研究内容 |
| 第2章 实验材料及试剂、仪器和研究方法 |
| 2.1 实验材料、试剂 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 材料的主要研究手法 |
| 第3章 层状纳米共晶锌铝合金作为水性锌离子电池可逆无枝晶负极 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 层状纳米结构的共晶Zn/Al合金负极的制备 |
| 3.2.2 预插钾离子的K_(0.12)Mn O_2纳米带正极的制备 |
| 3.2.3 Zn/Al合金负极和K_(0.12)Mn O_2纳米带正极结构和化学特征 |
| 3.2.4 基于Zn/Al合金负极的对称电池和全电池的电化学性能表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 层状纳米结构共晶Zn/Al合金负极的性能与表征 |
| 3.3.2 正极材料制备与表征 |
| 3.3.3 对称电池电化学性能 |
| 3.3.4 全电池电化学性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于高阳离子相容钒氧化物微电极的超高能量密度大功率水系锌离子可充电微电池 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 交叉指状微电池的制备 |
| 4.2.2 交叉指微电池的结构和化学特征 |
| 4.2.3 指状交叉微电池的电化学测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 NP Au/Zn_xV_2O_5负极的制备和表征 |
| 4.3.2 M_xV_2O_5电极的电化学性能 |
| 4.3.3 水系可充电微电池性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 晶型调控的CFP/Zn_xV_2O_5自支撑电极用于柔性水系锌离子电池的正极材料 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 CFP/Zn_xV_2O_5柔性自支撑电极的制备 |
| 5.2.2 CFP/Zn_xV_2O_5柔性自支撑电极的结构和化学特征 |
| 5.2.3 柔性水系锌离子电池的电化学性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 CFP/Zn_xV_2O_5柔性电极的制备与表征 |
| 5.3.2 CFP/Zn_xV_2O_5柔性电极构筑锌离子电池的电化学性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻博期间发表和待发表学术成果 |
| 致谢 |
（2）碱性聚电解质燃料电池阳极催化剂研究（论文提纲范文）
| 本论文主要创新点 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氢氧燃料电池概述 |
| 1.2.1 氢氧燃料电池工作原理 |
| 1.2.2 质子交换膜燃料电池(PEMFC) |
| 1.2.3 碱性聚电解质燃料电池(APEFC) |
| 1.3 氢电极反应动力学的pH效应 |
| 1.3.1 氢电极动力学分析及反应机理 |
| 1.3.2 氢结合能描述符 |
| 1.3.3 氢氧结合能描述符 |
| 1.3.4 “非吸附能”描述符 |
| 1.3.5 pH效应之总结与展望 |
| 1.4 碱性氢氧化催化剂研究进展 |
| 1.4.1 铂基催化剂 |
| 1.4.2 非铂贵金属催化剂 |
| 1.4.3 非贵金属催化剂 |
| 1.5 本论文研究思路及工作内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验材料及仪器 |
| 2.2 催化剂体相表征技术 |
| 2.2.1 X射线衍射(X-ray Diffraction, XRD)分析 |
| 2.2.2 透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope, TEM)分析 |
| 2.2.3 热重分析(Thermogravimetry Analysis, TGA) |
| 2.2.4 X射线荧光光谱(X-ray Fluorescence spectroscopy, XRF) |
| 2.2.5 电感耦合等离子体-原子发射光谱(Inductively Coupled Plasma-Atomic EmittedSpectrometer, ICP-AES) |
| 2.3 催化剂表面表征技术 |
| 2.3.1 X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)分析 |
| 2.3.3 物理吸脱附分析 |
| 2.3.4 化学吸脱附分析 |
| 2.3.5 接触角测试 |
| 2.3.6 拉曼光谱(Raman Spectroscopy) |
| 2.4 电化学测试技术 |
| 2.4.1 电化学测试装置的搭建 |
| 2.4.2 循环伏安(Cyclic Voltammetry,CV)测试 |
| 2.4.3 CO电化学剥离测试 |
| 2.4.4 旋转圆盘电极(Rotating Disk Electrode, RDE)测试 |
| 2.4.5 计时电流法(Chronoamperometry, CA) |
| 2.5 原位谱学测试技术 |
| 2.5.1 原位电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS) |
| 2.5.2 原位衰减全反射-表面增强红外光谱(Attenuated Total Reflection Surface-enhancedInfrared Spectroscopy, ATR-SEIRAS) |
| 2.6 碱性聚电解质燃料电池测试 |
| 2.6.1 膜电极组件(Membrane Electrode Assembly, MEA)的制备 |
| 2.6.2 碱性聚电解质燃料电池装配及测试 |
| 2.7 理论计算 |
| 2.7.1 密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)计算 |
| 2.7.2 小分子物理性质计算 |
| 2.7.3 分子动力学(Molecular Dynamics, MD)模拟计算 |
| 参考文献 |
| 第三章 铂盘模型电极表面的碱性氢氧化反应机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 本工作的研究思路 |
| 3.3 Pt盘电极表面电沉积M(OH)_x/MO_x团簇 |
| 3.4 M(OH)_x/MO_x团簇的物理化学表征 |
| 3.4.1 M(OH)_x/MO_x团簇的形貌表征 |
| 3.4.2 M(OH)_x/(MO)_x团簇的组成分析 |
| 3.5 Pt盘模型电极催化碱性HOR的机理研究 |
| 3.5.1 CV行为分析 |
| 3.5.2 电化学活性面积的标定 |
| 3.5.3 碱性HOR的动力学分析 |
| 3.5.4 提取碱性HOR动力学的关键描述符 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 定制表面亲疏水性调控Pt/C的氢氧化催化活性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 “表面化学场”研究思路分析 |
| 4.3 可控调节Pt/C表面亲疏水性方法的建立 |
| 4.3.1 小分子的选择依据 |
| 4.3.2 Pt/C-x表面宏观亲疏水性表征 |
| 4.3.3 固/液界面接触角的微观本质 |
| 4.3.4 宏观亲疏水性与微观分子间相互作用的关系 |
| 4.3.5 静电势极值差的物理意义 |
| 4.4 Pt/C-x表面HOR催化活性与亲疏水性的关系 |
| 4.4.1 Pt/C-x的电化学行为表征 |
| 4.4.2 Pt/C-x的HOR催化活性标定 |
| 4.4.3 HOR催化活性与亲疏水性的关联 |
| 4.5 Pt/C-x表面水层结构的原位谱学研究 |
| 4.5.1 原位电化学阻抗谱研究 |
| 4.5.2 原位表面增强红外光谱方法的建立 |
| 4.5.3 Pt/C-x表面水分子的原位表面增强红外光谱研究 |
| 4.6 分子动力学模拟研究 |
| 4.7 修饰小分子的稳定性研究 |
| 4.7.1 Pt表面小分子覆盖度的估算 |
| 4.7.2 小分子的电化学稳定性 |
| 4.7.3 HOR测试后小分子的保留率 |
| 4.8 小分子修饰在APEFC中的应用 |
| 4.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 高性能Pd基合金催化剂的高效筛选 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究思路分析 |
| 5.3 熔融盐法批量制备Pd基合金催化剂 |
| 5.3.1 熔融盐法制备多元合金的优势 |
| 5.3.2 实验方法 |
| 5.3.3 熔融盐法对金属载量的精确控制 |
| 5.4 合金的结构表征及吸附能计算 |
| 5.4.1 XRD表征 |
| 5.4.2 TEM表征 |
| 5.4.3 合金表面的HBE及OHBE计算 |
| 5.5 HOR催化活性表征及火山型关系的建立 |
| 5.5.1 Pd基合金的电化学行为分析 |
| 5.5.2 Pd基合金的HOR本征活性计算 |
| 5.5.3 Pd基合金HOR活性与HBE及OHBE的关系 |
| 5.6 PdNiCo/C的制备及电化学性能测试 |
| 5.6.1 PdNiCo/C的制备 |
| 5.6.2 PdNiCo/C的结构分析 |
| 5.6.3 PdNiCo/C的HOR催化活性测试 |
| 5.6.4 PdNiCo/C的APEFC测试 |
| 5.7 本章小结 |
| 第五章附录 |
| 参考文献 |
| 第六章 Ni_5Mo合金在碱性氢氧化反应中的应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 研究思路分析 |
| 6.3 Ni_5Mo的制备及电化学性能测试 |
| 6.3.1 Ni_5Mo合金粉体催化剂的制备 |
| 6.3.2 Ni_5Mo的碱性HOR催化活性表征 |
| 6.4 Ni_5Mo的APEFC测试 |
| 6.4.1 Ni_5Mo的APEFC初步测试 |
| 6.4.2 MEA制备及燃料电池操作工艺优化 |
| 6.5 Ni_5Mo的表面性质分析 |
| 6.5.1 Ni_5Mo的化学吸脱附测试 |
| 6.5.2 Ni_5Mo的表面电化学分析 |
| 6.5.3 Ni_5Mo的XPS分析 |
| 6.5.4 Ni_5Mo的物理吸脱附分析 |
| 6.6 Ni_5Mo的形貌、组分及结构分析 |
| 6.6.1 Ni_5Mo的形貌分析 |
| 6.6.2 Ni_5Mo的组分分析 |
| 6.6.3 Ni_5Mo的体相结构分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已发表和待发表的论文 |
| 会议论文 |
| 致谢 |
（3）基于碳基复合材料微纳米电极传感器的构建与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 碳基纳米复合材料 |
| 1.2.1 碳基纳米复合材料简介 |
| 1.2.2 碳基纳米复合材料制备 |
| 1.3 聚多巴胺复合材料 |
| 1.3.1 多巴胺聚合机理 |
| 1.3.2 聚多巴胺复合材料性质 |
| 1.4 聚多巴胺衍生碳纳米材料的应用 |
| 1.4.1 能源领域 |
| 1.4.2 催化领域 |
| 1.4.3 传感领域 |
| 1.5 电化学传感器 |
| 1.5.1 电化学传感器简介 |
| 1.5.2 电极结构的选择 |
| 1.5.3 电极结构的电化学意义 |
| 1.6 本论文的选题背景及主要研究内容 |
| 第二章 氮掺杂石墨烯和表面铜纳米颗粒原位合成及其电化学检测苯二酚同分异构体 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 材料和方法 |
| 2.2.1 实验药品 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 CuNPs修饰氮掺杂石墨烯的合成 |
| 2.2.4 CuNPs修饰氮掺杂石墨烯的表征 |
| 2.2.5 修饰电极的制备 |
| 2.2.6 电化学测量设置 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 CuNPs修饰氮掺杂石墨烯制备与表征 |
| 2.3.2 CuNPs修饰氮掺杂石墨烯修饰电极的电化学行为研究 |
| 2.3.3 CuNPs修饰氮掺杂石墨烯修饰电极对苯二酚同分异构体的检测 |
| 2.3.4 抗干扰和稳定性研究 |
| 2.3.5 实际样品分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 氮和磷化铁共掺杂碳纳米管制备及其电化学检测二羟基苯甲酸同分异构体 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 N/FeP-CNT的制备 |
| 3.2.4 N/FeP-CNT的表征 |
| 3.2.5 修饰电极的制备 |
| 3.2.6 电化学测量设置 |
| 3.2.7 理论计算 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 N/FeP-CNT的制备与表征 |
| 3.3.2 N/FeP-CNT修饰电极的电化学行为研究 |
| 3.3.3 电化学传感器检测机理探讨 |
| 3.3.4 N/FeP-CNT/GCE对二羟基苯甲酸同分异构体的测定 |
| 3.3.5 干扰和重现性研究 |
| 3.3.6 实际样品分析 |
| 3.4 本章小节 |
| 第四章 氮和磷化钨共掺杂碳纳米管制备及其监测抗癌药物便携式电化学传感器研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验药品 |
| 4.2.2 仪器设备 |
| 4.2.3 WP/N-CNT的制备 |
| 4.2.4 WP/N-CNT的表征 |
| 4.2.5 WP/N-CNT修饰电极的制备 |
| 4.2.6 电化学装置设置 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 WP/N-CNT的制备与表征 |
| 4.3.2 WP/N-CNT修饰电极电化学行为 |
| 4.3.3 电化学传感器催化性能评估及便携式构建 |
| 4.3.4 WP/N-CNT/SPE检测MTX |
| 4.3.5 稳定性和重现性 |
| 4.3.6 实际样品分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 功能磁性微纳米电极单元制备及其电化学检测D-半胱氨酸 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 材料和方法 |
| 5.2.1 实验药品 |
| 5.2.2 仪器设备 |
| 5.2.3 Fe_3O_4@PDA/Cu_xO的合成 |
| 5.2.4 Fe_3O_4@PDA/Cu_xO的表征 |
| 5.2.5 微纳电极单元检测半胱氨酸对映体 |
| 5.2.6 电化学传感设置 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Fe_3O_4@PDA/Cu_xO的制备与表征 |
| 5.3.2 传感机理探讨 |
| 5.3.3 微纳米电极系统性能评价 |
| 5.3.4 半胱氨酸对映体的识别和定量检测 |
| 5.3.5 稳定性和选择性的评价 |
| 5.3.6 实际样品分析 |
| 5.4 本章小节 |
| 第六章 层层自组装氮掺杂石墨烯微探针电极制备及其电化学检测多种神经递质 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 材料和方法 |
| 6.2.1 实验药品 |
| 6.2.2 仪器设备 |
| 6.2.3 NGRME的制备 |
| 6.2.4 NGRME的表征 |
| 6.2.5 电化学装置设置 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 NGRME的制备与表征 |
| 6.3.2 NGRME电化学性能研究 |
| 6.3.3 NGR ME对 DA和5-HT的定量检测 |
| 6.3.4 选择性和稳定性分析 |
| 6.3.5 实际样品分析 |
| 6.4 本章小节 |
| 主要结论与展望 |
| 主要结论 |
| 展望 |
| 创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 缩略词表 |
| 附录:作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
（4）取向碳纳米管阵列/氧化还原凝胶电解质柔性固态超级电容器的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超级电容器的分类及工作原理 |
| 1.2.1 双电层电容器 |
| 1.2.2 赝电容电容器 |
| 1.2.3 混合型电容器 |
| 1.3 柔性电极材料 |
| 1.3.1 一维纳米材料电极 |
| 1.3.2 二维纳米材料电极 |
| 1.3.3 三维多孔纳米材料电极 |
| 1.4 电解质的研究进展 |
| 1.4.1 氧化还原活性液体电解质 |
| 1.4.2 氧化还原型凝胶电解质 |
| 1.5 超级电容器的未来及新机遇 |
| 1.6 课题提出及研究意义 |
| 1.6.1 课题的提出 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 基于PANI@PVA@ACNT柔性固态超级电容器的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料与仪器 |
| 2.2.2 PANI@PVA@ACNT器件的制备及组装 |
| 2.3 表征与测试方式 |
| 2.3.1 表征手段 |
| 2.3.2 电化学测试 |
| 2.4 PANI@PVA@ACNT复合电极表征 |
| 2.4.1 扫描电镜表征 |
| 2.4.2 透射电镜表征 |
| 2.4.3 红外光谱及拉曼光谱表征 |
| 2.4.4 热重(TGA)表征 |
| 2.5 电化学测试 |
| 2.5.1 E-PANI@PVA@ACNT器件测试 |
| 2.5.2 E-PANI@PVA@ACNT与E-PANI@PVA@CCNT器件电化学性能对比 |
| 2.5.3 E-PANI@PVA@DACNT器件电化学性能测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于对苯二酚/碳纳米管阵列氧化还原增强柔性固态超级电容器的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂与仪器 |
| 3.2.2 碳材料及PVA@HQ凝胶电解质的制备及器件组装 |
| 3.3 电化学测试 |
| 3.3.1 HQ浓度对HQ@PVA@ACNT器件电化学性能的影响 |
| 3.3.2 HQ@PVA@ACNT器件的电化学性能测试 |
| 3.3.3 不同碳基材料复合PVA@HQ器件的电化学性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于对苯二胺/碳纳米管阵列氧化还原增强柔性固态超级电容器的设计与制备 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂与仪器 |
| 4.2.2 PPD@PVA@ACNT器件的制备及组装 |
| 4.3 表征及电化学测试 |
| 4.3.1 透射电子显微镜 |
| 4.3.2 电化学测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间公开发表的论文及科研成果 |
| 致谢 |
（5）多功能金纳米电极的制备及其用于电化学富集多巴胺的检测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 纳米电极的研究进展 |
| 1.1.1 纳米电极的分类 |
| 1.1.2 纳米电极的电化学特性 |
| 1.1.3 纳米电极的研究意义 |
| 1.2 纳米电极的制备方法和表征 |
| 1.2.1 纳米电极的制备方法 |
| 1.2.2 纳米电极的表征 |
| 1.3 纳米电极的主要应用 |
| 1.3.1 电化学传感方面的应用 |
| 1.3.2 单分子测量 |
| 1.3.3 单颗粒测量 |
| 1.3.4 活体/单细胞的研究 |
| 1.3.5 成像分析 |
| 1.4 纳米管的研究进展 |
| 1.4.1 纳米管的制备和表征 |
| 1.4.2 纳米管的整流效应 |
| 1.4.3 纳米管的表面修饰 |
| 1.4.4 纳米管的主要应用 |
| 1.5 本论文的研究意义与主要内容 |
| 第2章 基于电化学沉积制备可控金纳米电极 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂与材料 |
| 2.2.2 实验所用仪器和设备 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 纳米管的制备以及表征 |
| 2.3.2 碳纳米电极的制备及表征 |
| 2.3.3 金纳米电极的制备及表征 |
| 2.3.4 双纳米孔纳米管的制备及表征 |
| 2.3.5 纳米孔-碳纳米电极的制备及表征 |
| 2.3.6 纳米孔-金纳米电极的制备及表征 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 金纳米电极对多巴胺和5-羟色胺的电化学富集和拉曼光谱检测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂与材料 |
| 3.2.2 实验所用仪器与设备 |
| 3.2.3 金纳米电极的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 金纳米电极对多巴胺和5-羟色胺的电化学富集检测 |
| 3.3.2 金纳米电极对多巴胺和5-羟色胺的表面增强拉曼检测 |
| 3.3.3 金纳米电极在血清样品中的检测 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 纳米孔-金纳米电极对多巴胺的电化学富集和拉曼光谱检测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂与材料 |
| 4.2.2 实验所用仪器与设备 |
| 4.2.3 纳米孔-金纳米电极的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 纳米孔-金纳米电极对多巴胺的电化学检测 |
| 4.3.2 纳米孔-金纳米电极对多巴胺的电化学富集检测 |
| 4.3.3 纳米孔-金纳米电极对多巴胺的富集检测和拉曼光谱分析 |
| 4.3.4 纳米孔富集多巴胺@银纳米颗粒的电化学检测 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 聚吡咯分子印迹的超微电极用于多巴胺的电化学和拉曼光谱检测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验试剂与材料 |
| 5.2.2 实验所用仪器与设备 |
| 5.2.3 聚吡咯分子印迹的超微电极的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 聚吡咯分子印迹的超微电极的形貌表征 |
| 5.3.2 不同电极上的电化学响应 |
| 5.3.3 印迹条件的优化 |
| 5.3.4 校正曲线和检测限 |
| 5.3.5 聚吡咯分子印迹的超微电极对多巴胺的选择性 |
| 5.3.6 聚吡咯分子印迹的超微电极的拉曼光谱检测 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间研究成果 |
（6）光电催化还原二氧化碳光阴极材料的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 光电催化还原CO_2技术概述 |
| 1.3 几种常见的光电催化材料 |
| 1.4 影响光电催化还原CO_2的外界因素 |
| 1.5 光电催化还原CO_2存在的问题 |
| 1.6 论文的研究思路和研究内容 |
| 2 光电催化还原CO_2基本理论及测试原理 |
| 2.1 光电催化还原CO_2的基本原理 |
| 2.2 研究和评估光电极的方法 |
| 2.3 光电催化测试平台 |
| 2.4 材料表征技术及参数条件 |
| 2.5 产物分析测试 |
| 3 石墨相氮化碳/碲化锌复合物的制备及其光电催化还原二氧化碳的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料的合成与表征方法 |
| 3.3 g-C_3N_4/ZnTe光电极材料的基本表征与性能 |
| 3.4 g-C_3N_4/ZnTe光电极还原CO_2的产物分析 |
| 3.5 g-C_3N_4/ZnTe光电极材料中异质结的探究 |
| 3.6 g-C_3N_4/ZnTe光电极稳定性测试 |
| 3.7 CO_2和CO在催化剂表面吸附能的DFT计算 |
| 3.8 g-C_3N_4/ZnTe光电极光电催化还原CO_2的机理 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 Zn-ZnTe-ZIF-8 薄膜电极的制备及其光电催化还原二氧化碳的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料的合成与表征方法 |
| 4.3 MOFs的种类与溶剂体系的探索 |
| 4.4 Zn-ZnTe-ZIF-8 光电极材料的基本表征与性能 |
| 4.5 Zn-ZnTe-ZIF-8 光电极还原CO_2产物分析 |
| 4.6 Zn-ZnTe-ZIF-8 光电极光电催化还原CO_2的反应机理 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 氧化石墨烯/钙钛矿量子点的制备及其光电催化还原二氧化碳的研究. |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料的合成与表征方法 |
| 5.3 GO/MAPbBr_3 QDs、MAPbBr_3 QDs的制备与结构表征 |
| 5.4 GO/MAPbBr_3 QDs复合物组分含量的确定 |
| 5.5 GO/MAPbBr_3 QDs的光电性能和材料稳定性测试 |
| 5.6 GO/MAPbBr_3 QDs光电极光生电荷的分离和转移表征 |
| 5.7 GO/MAPbBr_3 QDs光电催化还原CO_2的产物分析 |
| 5.8 GO/MAPbBr_3 QDs复合物的光电催化机理 |
| 5.9 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 攻读博士学位期间申请的国家专利 |
| 附录3 攻读博士学位期间参加的学术会议 |
| 附录4 攻读博士学位期间获奖情况 |
（7）涂层缺陷对铁基非晶合金涂层腐蚀行为影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 金属的腐蚀与防护概述 |
| 1.2 铁基非晶合金 |
| 1.2.1 非晶合金概述 |
| 1.2.2 铁基非晶合金的设计 |
| 1.2.3 铁基非晶合金的性能 |
| 1.2.4 铁基非晶合金的应用 |
| 1.3 铁基非晶合金涂层 |
| 1.3.1 铁基非晶合金涂层的制备技术 |
| 1.3.2 铁基非晶合金涂层的结构特点 |
| 1.3.3 铁基非晶合金涂层的腐蚀性能 |
| 1.3.4 铁基非晶合金涂层的应用前景 |
| 1.4 本论文意义、目的及研究内容 |
| 第2章 实验材料与研究方法 |
| 2.1 实验材料制备及处理方法 |
| 2.1.1 铁基非晶合金粉末制备 |
| 2.1.2 铁基非晶合金涂层制备 |
| 2.1.3 涂层封孔处理 |
| 2.1.4 磷酸铝渗透处理 |
| 2.2 结构表征 |
| 2.2.1 X-射线衍射分析 |
| 2.2.2 激光共聚焦扫描显微镜观察 |
| 2.2.3 扫描电子显微镜观察 |
| 2.2.4 透射电子显微镜观察 |
| 2.2.5 二次离子质谱分析 |
| 2.2.6 电子探针分析 |
| 2.2.7 X-射线光电子能谱分析 |
| 2.3 电化学测试 |
| 2.3.1 电化学测试系统 |
| 2.3.2 动电位极化 |
| 2.3.3 恒电位极化 |
| 2.3.4 交流阻抗谱测试 |
| 第3章 孔隙与涂层腐蚀行为关系 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 涂层结构表征 |
| 3.3.2 涂层电化学行为 |
| 3.3.3 不同孔隙率涂层微电极动电位极化 |
| 3.3.4 封孔处理后涂层电化学行为 |
| 3.3.5 封孔处理对涂层长期耐蚀性影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 粒子间氧化物与涂层腐蚀行为关系 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.3.1 涂层粒子间氧化物表征 |
| 4.3.2 涂层动电位极化 |
| 4.3.3 涂层长期浸泡实验与阻抗谱行为 |
| 4.3.4 涂层长期浸泡后腐蚀形貌 |
| 4.3.5 磷酸铝溶液对粒子间氧化物层渗透处理 |
| 4.3.6 磷酸铝渗透处理后涂层动电位极化 |
| 4.3.7 磷酸铝渗透处理后涂层长期浸泡实验 |
| 4.4 讨论 |
| 4.4.1 粒子间氧化物层中溶液扩散行为 |
| 4.4.2 粒子间氧化物与涂层局部腐蚀关系 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 涂层缺陷周围局部贫铬对腐蚀性能影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.3.1 涂层缺陷周围局部贫铬表征 |
| 5.3.2 局部贫铬区的局部腐蚀原位观察 |
| 5.3.3 局部贫铬区选择性溶解消除 |
| 5.3.4 消除局部贫铬区后涂层腐蚀电化学行为 |
| 5.4 讨论 |
| 5.4.1 局部贫铬与涂层腐蚀行为关联性 |
| 5.4.2 消除局部贫铬后涂层钝化膜稳定性 |
| 5.4.3 腐蚀过程中铁基非晶合金涂层缺陷之间协同作用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 干湿交替环境中涂层腐蚀行为 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.3 实验结果 |
| 6.3.1 干湿交替环境中涂层腐蚀等效电路模型 |
| 6.3.2 干湿交替环境中Z_(10 mHz)演变规律 |
| 6.3.3 单个干湿循环内涂层腐蚀阻抗谱行为 |
| 6.3.4 多个干湿循环内涂层腐蚀阻抗谱行为 |
| 6.3.5 干湿交替环境中涂层腐蚀演变 |
| 6.3.6 干湿交替环境中涂层腐蚀形貌 |
| 6.4 讨论 |
| 6.4.1 干湿交替环境中电极表面电流不均匀分布 |
| 6.4.2 干湿交替环境中涂层的局部腐蚀 |
| 6.4.3 干湿交替环境中涂层腐蚀失效机理 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 硼酸水溶液环境中涂层腐蚀行为 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验方法 |
| 7.3 实验结果 |
| 7.3.1 硼酸环境中涂层电化学行为 |
| 7.3.2 硼酸环境中涂层钝化膜表征 |
| 7.3.3 恒电位极化后涂层腐蚀形貌 |
| 7.3.4 硼酸环境中涂层长期腐蚀性能 |
| 7.3.5 硼酸环境中涂层长期腐蚀形貌 |
| 7.4 讨论 |
| 7.4.1 硼酸环境中涂层钝化膜稳定性 |
| 7.4.2 硼酸环境中涂层腐蚀机理 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
| 作者简介 |
（8）基于纳米碰撞电化学方法的铂单颗粒电催化过程研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 模型电催化体系 |
| 1.1.2 当前研究方法以及发展趋势 |
| 1.2 单颗粒电化学研究方法概述 |
| 1.2.1 单分子荧光技术 |
| 1.2.2 纳米电极 |
| 1.2.3 纳米尺度扫描电化学显微镜 |
| 1.2.4 纳米碰撞电化学 |
| 1.3 选题依据与论文工作设想 |
| 1.3.1 选题依据 |
| 1.3.2 论文工作设想与内容 |
| 第二章 实验材料与表征方法 |
| 2.1 化学试剂与实验材料 |
| 2.1.1 化学试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 表征方法 |
| 2.2.1 物理化学表征 |
| 2.2.2 电化学表征 |
| 2.3 超微电极制备与表征 |
| 2.3.1 超微电极制备过程 |
| 2.3.2 超微电极的表征 |
| 第三章 铂单颗粒析氢反应动态学过程研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品 |
| 3.2.2 工作电极的处理 |
| 3.2.3 电化学测试 |
| 3.2.4 动态光散射测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 铂纳米颗粒表征 |
| 3.3.2 碰撞电化学电位窗口 |
| 3.3.3 质子浓度对纳米颗粒稳定性影响 |
| 3.3.4 单颗粒电化学信号解析 |
| 3.3.5 析氢活性失活机制 |
| 3.3.6 单颗粒铂电化学活性面积测量 |
| 3.3.7 铂颗粒尺寸原位表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 铂单颗粒氧还原反应研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验药品 |
| 4.2.2 工作电极的处理 |
| 4.2.3 电化学测试 |
| 4.2.4 动态光散射测试 |
| 4.2.5 铂纳米颗粒的制备 |
| 4.2.6 Pt/Vucan XC-72 的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 铂纳米颗粒的表征 |
| 4.3.2 质子浓度对铂上氧还原影响 |
| 4.3.3 电流-时间曲线测试 |
| 4.3.4 铂单颗粒氧还原反应尺寸效应 |
| 4.3.5 铂单颗粒氧还原反应配体效应 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 铂纳米颗粒-Nafion高分子团聚体演变行为研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验药品 |
| 5.2.2 工作电极的处理 |
| 5.2.3 铂纳米颗粒的制备 |
| 5.2.4 电化学测试 |
| 5.2.5 动态光散射测试 |
| 5.2.6 原位液体环境TEM测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 铂纳米颗粒表征 |
| 5.3.2 碰撞电位的确定 |
| 5.3.3 碰撞电化学测试 |
| 5.3.4 高分子对纳米颗粒电化学行为影响 |
| 5.3.5 Nafion与 Pt-Nafion团聚体动态演变 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（9）微型储能器件的三维连续结构构筑与优化机制（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 储能器件及其微型化 |
| 1.2.1 超级电容器 |
| 1.2.2 水系电池 |
| 1.2.3 微型储能器件 |
| 1.3 微型储能器件的构筑方法 |
| 1.3.1 刻蚀 |
| 1.3.2 组装 |
| 1.3.3 其它方法 |
| 1.4 微型储能器件电极材料的研究现状 |
| 1.4.1 碳材料 |
| 1.4.2 金属化合物 |
| 1.4.3 导电高聚物 |
| 1.4.4 其它电极材料 |
| 1.5 三维微型储能器件 |
| 1.5.1 三维微纳结构的特点 |
| 1.5.2 三维微纳结构电极 |
| 1.5.3 三维微纳结构微型储能器件 |
| 1.6 本论文的选题意义与主要研究内容 |
| 1.6.1 选题意义 |
| 1.6.2 主要研究内容 |
| 第2章 四氧化三钴/铂纳米网微型超级电容器的干法快速构筑与电化学性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 四氧化三钴/铂纳米网微型超级电容器的构筑 |
| 2.3 四氧化三钴/铂纳米网微型超级电容器的表征 |
| 2.3.1 四氧化三钴/铂纳米网微型超级电容器的结构表征 |
| 2.3.2 四氧化三钴/铂微型超级电容器的构筑影响因素 |
| 2.4 四氧化三钴/铂超级电容器的电化学性能 |
| 2.4.1 四氧化三钴/铂微型超级电容器的电化学性能 |
| 2.4.2 性能优化机制 |
| 2.4.3 四氧化三钴/铂微型超级电容器的柔性构筑 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 三维互联隧道孔活化碳微型超级电容器的构筑与电化学性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三维互联隧道孔活化碳微型超级电容器的构筑 |
| 3.3 三维互联隧道孔活化碳微型超级电容器的表征 |
| 3.3.1 三维互联隧道孔活化碳微型超级电容器的表征 |
| 3.3.2 颗粒状孔碳微型超级电容器的表征 |
| 3.4 三维互联隧道孔活化碳微型超级电容器的电化学性能 |
| 3.4.1 三维互联隧道孔活化碳微型超级电容器的电化学性能 |
| 3.4.2 隧道孔优化电化学性能的机制 |
| 3.4.3 高容量、高电压隧道孔微型超级电容器的构筑与电化学性能 |
| 3.4.4 自充电体系构筑 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 铜铁普鲁士蓝/三维树状多孔镍微型电池的构筑与电化学性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 铜铁普鲁士蓝/三维树状多孔镍微型电池的构筑 |
| 4.3 铜铁普鲁士蓝/三维树状多孔镍叉指电极的表征及电化学性能 |
| 4.3.1 铜铁普鲁士蓝/三维树状多孔镍叉指电极的表征 |
| 4.3.2 铜铁普鲁士蓝/三维树状多孔镍叉指电极的电化学性能 |
| 4.3.3 电化学性能优化机制 |
| 4.3.4 离子储存机制 |
| 4.3.5 铜铁普鲁士蓝/三维树状多孔镍的微型全电池构筑 |
| 4.4 铜离子增强铜铁普鲁士蓝/三维树状多孔镍循环稳定性及其机制 |
| 4.4.1 铜离子增强铜铁普鲁士蓝/三维树状多孔镍叉指电极稳定性 |
| 4.4.2 铜离子防止铜铁普鲁士蓝/三维树状多孔镍锌离子微电池相转变 |
| 4.4.3 铜离子优化循环稳定性机制 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 1 博士期间已发表和即将发表的论文与专利 |
（10）碳纳米复合材料传感界面的构建以及对生物活性分子电分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电化学传感中常用电极修饰材料 |
| 1.2.1 碳纳米材料 |
| 1.2.2 导电聚合物材料 |
| 1.2.3 过渡金属化合物纳米复合材料 |
| 1.3 生物活性分子分析检测研究现状 |
| 1.3.1 生物活性小分子概述及检测研究意义 |
| 1.3.2 生物活性分子检测的国内外研究现状 |
| 1.4 电化学传感技术在生物分子检测中的应用 |
| 1.4.1 电化学纳米传感界面的构建 |
| 1.4.2 生物分子检测中电催化作用机理研究 |
| 1.4.3 纳米电分析技术在生物活性小分子检测中的挑战 |
| 1.5 本论文的研究目的、主要研究内容和创新点 |
| 1.5.1 本论文的研究目的 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 1.5.3 论文的创新点 |
| 2 基于三维石墨烯/纳米金构建细胞色素c直接电化学传感器对过氧化氢的检测研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 试剂与仪器 |
| 2.2.2 3DGA-AuNPs/Cytc/GCE电极的制备 |
| 2.2.3 修饰电极的表征以及电化学测量方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 修饰电极的物理表征 |
| 2.3.2 Cytc在修饰电极中的电化学行为表征 |
| 2.3.3 3DGA-AuNPs/Cytc/GCE实验条件优化 |
| 2.3.4 3DGA-AuNPs/Cytc/GCE的计时电流响应 |
| 2.3.5 实际样本分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 三维石墨烯负载四氧化三铁纳米复合材料电极对过氧化氢的实时检测研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂和仪器 |
| 3.2.2 Fe_3O_4/3DG纳米复合物的制备 |
| 3.2.3 Fe_3O_4/3DG@GCE传感器的制备 |
| 3.2.4 Fe_3O_4/3DG复合物的物理性质表征以及电化学性能测试 |
| 3.2.5 细胞培养及实时检测活细胞释放的H_2O_2方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Fe_3O_4/3DG纳米复合物的形貌特征及晶体结构表征 |
| 3.3.2 Fe_3O_4/3DG纳米复合物对H_2O_2的催化还原性能 |
| 3.3.3 Fe_3O_4/3DG复合材料电极的灵敏度、选择性和稳定性研究 |
| 3.3.4 实时检测活细胞释放H_2O_2分子应用研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 聚多巴胺调控的四氧化三铁/氮掺杂碳纳米管纳米催化剂及其对过氧化氢催化还原行为的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 试剂和仪器 |
| 4.2.2 N-CNT/Fe_3O_4纳米复合物的制备 |
| 4.2.3 N-CNT/Fe_3O_4复合材料电极的制备 |
| 4.2.4 N-CNT/Fe_3O_4复合物的物理性质表征以及电化学性能测试 |
| 4.2.5 细胞培养以及细胞释放H_2O_2的原位检测 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 N-CNT/Fe_3O_4纳米复合物的形貌特征及组成成分表征 |
| 4.3.2 N-CNT/Fe_3O_4纳米复合物对H_2O_2的催化性能研究 |
| 4.3.3 聚多巴胺调控的不同复合材料修饰电极的灵敏度的比较 |
| 4.3.4 N-CNT/Fe_3O_4复合材料电极的选择性、重复性和稳定性研究 |
| 4.3.5 N-CNT/Fe_3O_4纳米复合材料电极对活细胞的实时监测 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 构建细胞生长的石墨烯纸基自支撑传感电极及对过氧化氢和一氧化氮的双信号快速实时高灵敏检测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 试剂和仪器 |
| 5.2.2 自支撑柔性石墨烯纸基电极的制备 |
| 5.2.3 电沉积AuPt/PANI/rGP传感电极的制备 |
| 5.2.4 自支撑传感电极的物理性质表征以及电化学性能测试 |
| 5.2.5 自支撑传感电极表面改性与细胞生长 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 自支撑传感电极形貌及组成成分表征 |
| 5.3.2 自支撑传感电极的电化学行为表征 |
| 5.3.3 AuPt/PANI/rGP传感电极对H_2O_2和NO的催化氧化还原性能 |
| 5.3.4 AuPt/PANI/rGP对 H_2O_2的计时电流响应 |
| 5.3.5 AuPt/PANI/rGP对 NO的计时电流响应 |
| 5.3.6 AuPt/PANI/rGP传感电极的选择性和重现性研究 |
| 5.3.7 活细胞生长的纸基传感电极的H_2O_2和NO的原位实时检测 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 二硫化钼纳米管修饰电极同时电催化氧化抗坏血酸,多巴胺,尿酸的检测研究以及其催化机理研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 试剂和仪器 |
| 6.2.2 MoS_2 NTs的制备与表征 |
| 6.2.3 MoS_2 NTs修饰电极的制备及电化学性能测试 |
| 6.2.4 电氧化催化机理计算方法与模型 |
| 6.2.5 实际样本传感电极与HPLC分析方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 MoS_2 NTs的形貌特征及晶体结构表征 |
| 6.3.2 MoS_2 NTs修饰电极对AA、DA、UA的电催化行为研究 |
| 6.3.3 pH对 AA、DA、UA电催化氧化性能的影响探究 |
| 6.3.4 MoS_2 NTs电催化氧化密度泛函理论机理研究 |
| 6.3.5 MoS_2 NTs传感电极对AA、DA、UA单独和同时差分脉冲伏安检测 |
| 6.3.6 传感电极的干扰性和稳定性研究 |
| 6.3.7 构建的传感电极与HPLC方法对实际样本的分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A 作者在攻读博士学位期间研究成果 |
| B 作者在攻读博士学位期间参与科研项目 |
| C 学位论文数据集 |
| 致谢 |
四、粉末微电极方法研究DMcT/PAn的电化学性能（论文参考文献）
- [1]高性能水系锌离子电池电极材料的合成及其性能的研究[D]. 王圣博. 吉林大学, 2021(01)
- [2]碱性聚电解质燃料电池阳极催化剂研究[D]. 刘威. 武汉大学, 2021(02)
- [3]基于碳基复合材料微纳米电极传感器的构建与应用[D]. 周海逢. 江南大学, 2020
- [4]取向碳纳米管阵列/氧化还原凝胶电解质柔性固态超级电容器的研究[D]. 叶安娜. 苏州大学, 2020(02)
- [5]多功能金纳米电极的制备及其用于电化学富集多巴胺的检测[D]. 杨丹. 长春工业大学, 2020(01)
- [6]光电催化还原二氧化碳光阴极材料的制备及性能研究[D]. 王擎龙. 华中科技大学, 2020(01)
- [7]涂层缺陷对铁基非晶合金涂层腐蚀行为影响研究[D]. 吴静. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [8]基于纳米碰撞电化学方法的铂单颗粒电催化过程研究[D]. 向志朋. 华南理工大学, 2020(01)
- [9]微型储能器件的三维连续结构构筑与优化机制[D]. 马鑫萸. 武汉理工大学, 2019(01)
- [10]碳纳米复合材料传感界面的构建以及对生物活性分子电分析研究[D]. 赵亚囡. 重庆大学, 2019