軟化學(xué)法合成微納米尺度材料及其在電化學(xué)器件上的應(yīng)用.pdf

1、本論文利用生物分子誘導(dǎo)法，沉淀法，多元醇熱解還原法，電化學(xué)法等多種軟化學(xué)合成方法在較溫和的條件下合成具有微納米結(jié)構(gòu)金屬氧化物，合金和導(dǎo)電高分子，并成功應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料，燃料電池電催化劑等電化學(xué)器件材料，為這些材料的低溫合成提供了有益的思路。具體研究內(nèi)容如下：
　　 首先，利用葡萄糖氧化酶，過氧化氫酶，溶菌酶這三種酶作為生物誘導(dǎo)分子分別在前驅(qū)體硫酸鈦及金屬有機鈦水溶液中合成不同晶形的二氧化鈦，具體是葡萄糖氧化酶誘導(dǎo)硫酸鈦生

2、成金紅石相二氧化鈦，過氧化氫酶誘導(dǎo)硫酸鈦生成銳鈦相二氧化鈦，溶菌酶誘導(dǎo)生成β-二氧化鈦與銳鈦礦二氧化鈦的混合相。所合成的多孔金紅石相二氧化鈦作為鋰離子電池負(fù)極材料表現(xiàn)出較好的倍率性能。其次，利用尿素酶作為生物誘導(dǎo)分子，以二氯化錫為前驅(qū)體，室溫下在水溶液中合成具有高比表面積(248m2/g)的介孔二氧化錫，并成功的將介孔二氧化錫用于鋰離子電池的負(fù)極材料，50次循環(huán)后容量保持在413mAhg-1。在水溶液體系中以殼聚糖作為生物高分子模板，以

3、硫酸鈦為前驅(qū)體，實現(xiàn)了室溫下合成金紅石相二氧化鈦。研究表明不同溶劑體系，鈦(Ⅳ)離子濃度，沉積時間都會影響產(chǎn)物二氧化鈦的結(jié)晶度和形貌。
　　 利用尿素在較溫和的條件下促進二氯化錫的水解在碳納米管上形成均勻的由無定形二氧化錫包覆碳納米管的納米電纜，進一步用吡咯單體將氯金酸還原，形成由少量納米金修飾的二氧化錫包覆碳納米管的納米電纜，實驗結(jié)果顯示納米金均勻的分布在納米電纜的表面。這種納米材料作為鋰離子電池負(fù)極材料時表現(xiàn)出較高的可逆容量

4、以及很好的倍率性能，在3.6Ag-1和7.2Ag-1倍率下的穩(wěn)定可逆容量分別為467mAhg-1和392mAhg-1，這明顯優(yōu)于最近報道的一些納米結(jié)構(gòu)的Sn02的電化學(xué)性能。
　　 采用多元合成成分可調(diào)的鈷鉑空心球方法。在此方法中，直接在回流的乙二醇中熱解還原乙酰丙酮鉑和醋酸鈷，并使用了陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉作為反應(yīng)體系的保護劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑。通過改變表面活性劑的量即可調(diào)控鈷鉑的比例，當(dāng)增加表面活性劑的量時，鈷鉑空心球中鈷

5、/鉑比例逐漸減小。相較鉑納米粒子和鈷鉑納米顆粒，所得到的鈷鉑空心球較鉑的納米粒子的電催化氧化甲醇的活性得到了明顯的提高，在0.5V（相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電級）下的電流密度(3.874×10-4Acm-2)高于鉑納米顆粒（2.172×1O-4Acm-2）。
　　 通過電化學(xué)聚合過程在玻碳電極上合成了具有像海螺形貌的導(dǎo)電高分子聚吡咯。實驗結(jié)果顯示電解液中陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉的含量對于形成海螺形貌至關(guān)重要，光電子能譜分析表明，海螺形