本文關(guān)鍵詞：過渡金屬（Mn、Fe）氧化物及其復(fù)合材料的制備和電化學性能研究

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【摘要】：電化學方面的研究是解決目前能源問題、環(huán)境問題以及臨床診斷等方面問題的重要手段。例如,研究鋰離子電池能有效儲存風能、太陽能、潮汐能、地熱能等間歇式能源;而燃料電池的開發(fā)則能減少石油等化石能源的消耗;生物電化學傳感器的研制則對于研究生物小分子的生理功能以及對神經(jīng)疾病的診斷具有重要意義。過渡金屬氧化物由于具有較高的電化學活性,在電化學方面具有廣泛和重要的作用。本文通過合成介孔立方Fe3O4應(yīng)用鋰離子電池負極材料,期望得到容量大以及穩(wěn)定性優(yōu)良的鋰離子電池負極材料;合成了三維N摻雜石墨烯MnO復(fù)合材料,希望得到催化性能良好的燃料電池陰極氧還原反應(yīng)催化劑;利用三維N摻雜石墨烯MnO復(fù)合材料構(gòu)建高選擇性、高敏感的的生物電化學傳感器。具體的實施方案如下:(1)以普魯士藍結(jié)構(gòu)為模板合成介孔Fe3O4立方及其在鋰離子電池中的應(yīng)用。以普魯士藍立方為模板,通過熱解過程合成介孔Fe3O4立方。由于介孔Fe3O4立方的介孔結(jié)構(gòu)能提供更多電化學過程中的離子和電子通道,另外介孔結(jié)構(gòu)也使材料的比表面積增大,使得材料表面具有更多的反應(yīng)位點;介孔Fe3O4立方的支撐狀立方結(jié)構(gòu)緩解了Li+嵌入/脫出過程中體積變化產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,從而阻止了材料結(jié)構(gòu)的破壞及粉化。將其應(yīng)用于鋰離子電池負極材料獲得了良好的穩(wěn)定性,并且可逆容量達到800 mAh g-1左右。(2)三維氮摻雜石墨烯/MnO納米粒子復(fù)合材料高效催化氧還原反應(yīng)。通過戊二醛和間苯二酚輔助交聯(lián)共價組裝合成了三維氮摻雜石墨烯/氧化錳納米復(fù)合材料(3D-N-RGO/MnO)。N元素的摻雜能有效的對RGO表面進行改性,使得RGO獲得更好的電化學性能。將三維氮摻雜石墨烯/MnO納米粒子復(fù)合材料應(yīng)用于氧還原反應(yīng)中三維氮摻雜石墨烯與MnO納米粒子發(fā)生了明顯的協(xié)同作用,獲得了優(yōu)良的氧還原反應(yīng)催化性能,具有良好的穩(wěn)定性和抗干擾性,電子轉(zhuǎn)移數(shù)達到3.03。(3)三維氮摻雜石墨烯/MnO納米粒子復(fù)合材料對多巴胺的電化學檢測。利用三維氮摻雜石墨烯與MnO納米粒子的協(xié)同催化性能及其對DA、UA和AA具有不同的催化氧化電位,實現(xiàn)對DA、UA和AA進行同時檢測。利用DPV法實現(xiàn)了在UA存在的情況下對DA的定量檢測。并且測得檢測的線性范圍及檢測限。
【關(guān)鍵詞】：普魯士藍 Fe3O4 鋰離子電池 負極材料 三維結(jié)構(gòu) 石墨烯 MnO 氧還原反應(yīng) 電化學傳感器 多巴胺
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB33;TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 過渡金屬氧化物概述10
• 1.2 過渡金屬氧化物在鋰離子電池中的應(yīng)用10-15
• 1.2.1 鋰離子電池工作原理10-12
• 1.2.2 過渡金屬氧化物負極材料在鋰離子電池中的應(yīng)用現(xiàn)狀12-15
• 1.3 過渡金屬氧化物在催化氧還原反應(yīng)中的應(yīng)用15-18
• 1.3.1 催化氧還原反應(yīng)簡介15-16
• 1.3.2 過渡金屬氧化物在催化氧還原反應(yīng)中的應(yīng)用16-18
• 1.4 過渡金屬氧化物在電化學傳感中的應(yīng)用18-22
• 1.4.1 電化學傳感器概述18-19
• 1.4.2 過渡金屬氧化物在葡萄糖檢測中的應(yīng)用19-20
• 1.4.3 過渡金屬氧化物在H_2O_2檢測中的應(yīng)用20-21
• 1.4.4 過渡金屬氧化物在多巴胺檢測中的應(yīng)用21-22
• 1.5 論文選題依據(jù)及研究意義22-24
• 第2章 以普魯士藍的結(jié)構(gòu)為模板合成介孔Fe_3O_4立方及其在鋰離子電池中的應(yīng)用24-35
• 2.1 引言24-25
• 2.2 實驗部分25-27
• 2.2.1 試劑25-26
• 2.2.2 材料的合成26
• 2.2.3 材料的表征技術(shù)26
• 2.2.4 電池組裝與電化學測試26-27
• 2.3 結(jié)果與討論27-33
• 2.3.1 材料的形貌和結(jié)構(gòu)表征27-31
• 2.3.2 Fe_3O_4/M-cubic在鋰離子電池負極材料中的應(yīng)用31-33
• 2.4 小結(jié)33-35
• 第3章 三維氮摻雜石墨烯/MnO納米粒子復(fù)合材料高效催化氧還原反應(yīng)35-44
• 3.1 引言35-36
• 3.2 實驗部分36-37
• 3.2.1 試劑36
• 3.2.2 3D-N-RGO/MnO納米復(fù)合材料的合成36-37
• 3.2.3 材料的表征37
• 3.2.4 電化學測試37
• 3.3 結(jié)果與討論37-43
• 3.3.1 3D-N-RGO/MnO納米復(fù)合材料的形貌和結(jié)構(gòu)表征37-40
• 3.3.2 3D-N-RGO/MnO納米復(fù)合材料在ORR中的應(yīng)用40-43
• 3.4 結(jié)論43-44
• 第4章 三維氮摻雜石墨烯/MnO納米粒子復(fù)合材料對多巴胺的電化學檢測44-52
• 4.1 引言44-45
• 4.2 實驗部分45-47
• 4.2.1 試劑45-46
• 4.2.2 3 3D-N-RGO/MnO納米復(fù)合材料的合成46
• 4.2.3 材料的表征46
• 4.2.4 電化學檢測46-47
• 4.3 結(jié)果和討論47-51
• 4.3.1 3D-N-RGO/MnO的形貌和結(jié)構(gòu)表征47
• 4.3.2 3D-N-RGO/MnO修飾電極的電化學性能47
• 4.3.3 多巴胺檢測的電化學傳感器47-51
• 4.4 小結(jié)51-52
• 第5章 結(jié)論52-53
• 參考文獻53-62
• 碩士期間發(fā)表的論文62-63
• 致謝63-64

【參考文獻】

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 姚煜;納米結(jié)構(gòu)氧化物鋰離子電池負極材料研究[D];復(fù)旦大學;2012年

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本文編號：1119590