氧化鋁模板組裝納米材料及其應(yīng)用研究.pdf

1、本文在綜述納米材料在電化學(xué)催化領(lǐng)域中的應(yīng)用、納米材料的模板合成、多孔陽極氧化鋁模板(PAA)的結(jié)構(gòu)、制備條件的基礎(chǔ)上，研究了以鋁作基體，借助陽極氧化形成的PAA模板組裝一些金屬、過鍍金屬鐵氰化物和導(dǎo)電聚合物等納米材料。用掃描電鏡(SEM)表征了納米材料的表面形貌，用X-射線粉末衍射(XRD)測定了它們的晶體結(jié)構(gòu)，用電化學(xué)方法研究了它們的電催化性能。主要內(nèi)容和結(jié)果如下： 1.制備了不同孔徑的PAA，研究了PAP的電化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表

2、明，鋁純度越高，納米孔的有序性和均勻性越好；氧化電壓與模板的孔徑大小存在線性關(guān)系；循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)表明，PAA具有單向?qū)щ娦缘脑蚴菤潆x子能夠穿過阻擋層在鋁基體上發(fā)生還原。 2.首次提出了一種在中性電解質(zhì)溶液中以PAA作陰極，通過電解還原產(chǎn)生堿溶解阻擋層的新方法。最適宜的電解條件為溫度在15℃以下，電解電位在-1.8～2.3V之間，電解時(shí)間為5～15min。在此條件下，電解法可以有效地去除PAA的阻擋層而不擴(kuò)大模板孔徑和減薄模板厚度

3、。利用這種模板制備一系列的新型的納米材料修飾電極用于電分析等領(lǐng)域。 3.用直流電沉積的方法制備了nano-sized Cu/PAA電極。結(jié)果顯示銅納米線直徑為22nm，沿(111)晶面擇優(yōu)取向。與本體銅電極相比，亞硝酸根在Nano-sized Cu/PAA電極上的催化還原峰電位正移80mV，峰電流明顯增加。檢測亞硝酸根的靈敏度、檢測限和線性范圍分別是216μA mmol-1cm-2，5×10-6 molL-1，2×10-5mol

4、L-1～2×10-2molL-1。 4.通過兩步化學(xué)修飾法制備了納米鐵氰化鎳(NiHCF)修飾PAA電極(Nano-sized NiHCF/PAA)。NiHCF納米顆粒大小為25nm左右。與本體NiHCF/A1電極相比，抗壞血酸在Nano-sized NiHCF/PAA電極上的電催化氧化峰電位低69mV，氧化峰電流大2倍。用安培法測定抗壞血酸，線性范圍和檢測限分別是1×10-6molL-1～1.5×10-2molL-1，2.4×

5、10-7molL-1。 5.用兩步無電沉積的方法制備了nano-sized PB/Pd-PAP,電極。nano-sized PB/Pd-PAA電極穩(wěn)定性好于PB/Pd-A1電極。nano-sizedPB/Pd-PAA電極測定過氧化氫的線性范圍、檢測限和靈敏度分別為1×10-5～1×10-2molL-1、363.5μA mmol-1cm-2和0.8μmolL-1。 6.用直流電制備了Pt/nano-sized Ni催化劑。

6、Pt/nano-sized Ni催化劑顆粒大小為70～80nm。甲醇在Pt/nano-sized Ni催化劑上的氧化起始電位比在光滑鉑上低100mV，峰電位低70mV，峰電流大40倍。以納米鎳作催化劑載體，能大大降低鉑用量。 7.用直流電沉積的方法制備的鎳鉬合金納米線。鎳鉬合金納米線的直徑在20～30nm之間。鎳一鉬共沉積的伏安圖上在-1.4V左右出現(xiàn)一個(gè)擴(kuò)散電流平臺，光電子能譜(XPS)試驗(yàn)表明鉬的完全還原電位應(yīng)小于-1.4V

7、。鉬鎳離子濃度比，檸檬酸鹽，氨鹽濃度比均影響鎳鉬合金納米線的共沉積。優(yōu)化條件下制備的鎳鉬合金納米線的析氫過電位比本體鎳鉬合金正移210mV。通過對鎳鉬合金納米線共沉積條件分析，提出了鎳鉬形成中間物種放電的共沉積機(jī)理。 8.用直流電沉積-層鎳作催化層后，用電化學(xué)方法合成了聚苯胺(PANI)納米線薄膜電極。制備的PANI納米線的直徑大約22nm，循環(huán)伏安法制備的納米線呈網(wǎng)狀，而恒電位法制備的納米線較規(guī)則呈直立狀。充放電實(shí)驗(yàn)表明，聚苯