【摘要】：微納米材料由于尺寸微小使其性能與宏觀尺度下相比有著很大的不同,同時(shí)材料的形貌與性能之間通常具有強(qiáng)烈的構(gòu)效關(guān)系;作為能源轉(zhuǎn)換裝置的重要組成部分,電極材料對(duì)形貌有著很強(qiáng)的依賴性,因而設(shè)計(jì)形貌可控的微納米材料并應(yīng)用于能源轉(zhuǎn)換裝置中具有重大意義。其中,發(fā)展燃料電池因其具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率、低污染、便攜以及可再生等優(yōu)點(diǎn)而被公認(rèn)為是解決能源問(wèn)題的有力解決方案;超級(jí)電容器作為新型儲(chǔ)能器件成為連結(jié)電池和傳統(tǒng)電容器之間的橋梁,一定程度上彌補(bǔ)了電池比功率小和傳統(tǒng)電容器比能量小的不足,作為超級(jí)電容器的核心組成部分,電極材料的性能也對(duì)其結(jié)構(gòu)形貌等因素具有很強(qiáng)的依賴性�；谝陨险J(rèn)識(shí),可通過(guò)多種方法合成出具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的微納米電極材料,分別應(yīng)用于燃料電池和超級(jí)電容器領(lǐng)域,對(duì)此作者進(jìn)行了如下研究:(1)以抗壞血酸作為還原劑,通過(guò)一步水熱法制備出PdCu雙金屬合金催化劑,通過(guò)改變不同Pd:Cu用量得到一系列產(chǎn)物,并對(duì)甲醇和甲酸進(jìn)行電催化氧化性能測(cè)試,結(jié)果表明Pd_(65)Cu_(35)材料對(duì)甲醇和甲酸電催化氧化具有了較高的活性以及較好的穩(wěn)定性,而Cu的加入也大大降低了催化劑材料的成本。(2)使用N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇同時(shí)作為作為溶劑和還原劑,通過(guò)一步水熱法對(duì)Pd和Cu進(jìn)行共同還原,制備出自支撐PdCu合金納米線,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明產(chǎn)物形貌可通過(guò)改變Pd:Cu比例進(jìn)行調(diào)控,電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,當(dāng)Pd和Cu用量比約為43:57時(shí),產(chǎn)物對(duì)乙二醇的電催化氧化性能最好,本實(shí)驗(yàn)旨在降低了貴金屬Pd的用量的同時(shí)提高了材料的催化性能,同時(shí)發(fā)現(xiàn)該方法所合成出的納米線形貌對(duì)反應(yīng)物用量有較強(qiáng)的依賴性。(3)利用一步水熱法成功地將MnPO_4·H_2O納米線表面覆蓋了氧化石墨烯(GO),制備出MnPO_4·H_2O納米線/GO復(fù)合材料,通過(guò)電化學(xué)測(cè)試,MnPO_4·H_2O納米線/GO復(fù)合材料的比電容可達(dá)287.9 F g~(-1),與未加入氧化石墨烯的MnPO_4·H_2O材料相比性能明顯提升,說(shuō)明碳基材料的加入增加了電極材料的導(dǎo)電性,同時(shí)由于特殊納米線結(jié)構(gòu),提升了電極材料的儲(chǔ)能性能和穩(wěn)定性,同時(shí),較高的功率密度暗示了它在大功率輸出需求下的應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

形貌可控微納米材料合成及其電化學(xué)應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，不同的是，在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)的是對(duì)應(yīng)的發(fā)生還原反應(yīng)的是所需的氧化劑，由于兩電極間存在電位差，因而電路間的流動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)電器工作[5-6]。 PEMFCs 為例，它的工作原理如圖 1.1 所示，主要由膜電極組件、封元件等封裝而成，工作時(shí)，氫氣通過(guò)負(fù)極（陽(yáng)極）發(fā)生氧化反應(yīng)電子（H2→2H++2e-），其中氫離子通過(guò)電解液發(fā)生遷移，而電子通正極；在正極（陰極），電子和氫離子與外部供給的氧氣發(fā)生反應(yīng)4H++4e-→2H2O），從而完成整個(gè)電化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生熱和電功（2Wele+Qheat）[7]。

形貌可控微納米材料合成及其環(huán)伏安曲線是一條近似為平行四邊形的封閉曲線，因度上取決于電極材料的比表面積，，具有較大比表面積容器的優(yōu)先選擇[23]。法拉第贗電容儲(chǔ)能主要通過(guò)在電極材料表面發(fā)生快速或吸脫附反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，正是由于這種獨(dú)特性質(zhì)，該類通常是具有明顯的氧化還原峰，而根據(jù)材料電極反應(yīng)的數(shù)目與位置也隨之改變，對(duì)于法拉第贗電容的常用物以及導(dǎo)電聚合物。而研究表明過(guò)渡金屬氧化物以及高于電化學(xué)雙電層電容[24]。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O643.36;TB383.1

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