多孔銅、納米多孔銅基復(fù)合電極材料的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、本論文利用簡單的氫氣泡模板法和磁控濺射/脫合金法的方式分別在銅箔基體上制備了多孔銅材料和納米多孔銅材料。在多孔銅基體上電化學(xué)沉積二硫化鉬，制備了用作鋰離子電池負(fù)極的NPCu/MoS2復(fù)合電極材料;通過原位氧化法將納米多孔銅表面原位氧化成氧化銅，制備了用于葡萄糖無酶檢測的NPCu/CuO復(fù)合電極材料;通過原位置換法在納米多孔銅表面負(fù)載了貴金屬鉑，制備了用作電解制氫的NPCu/Pt復(fù)合電極材料。將所制備的復(fù)合電極材料進(jìn)行了系統(tǒng)的表征。

2、>　　實驗結(jié)果表明，NPCu/MoS2復(fù)合電極材料有著連續(xù)的三維空間結(jié)構(gòu)。多孔銅的平均孔徑在17.3μm左右，其孔壁由樹枝狀的銅組成，所負(fù)載的二硫化鉬完全包覆在多孔銅基體上并呈現(xiàn)出直徑為1.2μm的球狀。將其組裝成紐扣電池測試后，在電流密度為100 mA g-1時循環(huán)100圈后仍然有著705.5 mAh g-1的容量，而平板銅/二硫化鋁復(fù)合電極材料只有35.4 mAh g-1的容量，當(dāng)電流密度從100mA g-1到200，500，100

3、0 mA g-1再回到100 mA g-1仍然有著567.9 mAh g-1的容量。除此之外，充放電循環(huán)測試后的電極材料同樣在文中進(jìn)行了表征和分析。我們詳細(xì)的研究了單靶磁控濺射參數(shù)對由單個金屬靶材濺射所得材料的厚度和表面顆粒度的影響，發(fā)現(xiàn)其隨著濺射功率和濺射時間的增加，厚度和表面粒度分別呈現(xiàn)出線性的變化規(guī)律。基于不同濺射功率參數(shù)的匹配，我們成功制備了Cu77Al23，Cu63Al37和Cu58Al42三種不同元素原子比的前驅(qū)體材料，在腐

4、蝕后發(fā)現(xiàn)由前驅(qū)體Cu58Al42所得的納米多孔銅材料具有最大的比表面積，其粗糙系數(shù)為29.7，平均孔徑尺寸在88.8±3.5 nm，納米多孔銅內(nèi)部仍然有著連續(xù)的納米多孔結(jié)構(gòu)。由前驅(qū)體Cu58Al42脫合金所得的納米多孔銅在表面原位氧化生成氧化銅后仍能保持其原有的結(jié)構(gòu)，原位氧化所得的氧化銅呈現(xiàn)出花瓣狀，并均勻的分布在納米多孔銅表面。對葡萄糖進(jìn)行檢測時發(fā)現(xiàn)其葡萄糖濃度檢測上限能夠達(dá)到10 mM，下限可達(dá)1μM，與其他材料相比NPCu/CuO

5、具有較高的靈敏度(362.0μA cm-2mM-1)，并且具有很強(qiáng)的抗干擾能力和較高的工作穩(wěn)定性。除此之外，不同前驅(qū)體材料脫合金原位氧化后對葡萄糖的響應(yīng)也在文中進(jìn)行了探討。對由前驅(qū)體Cu63Al37和Cu58Al42腐蝕所得納米多孔銅分別在氯鉑酸溶液中原位置換負(fù)載了貴金屬鉑，由Cu58Al42所得材料負(fù)載鉑的量要高于由前驅(qū)體Cu63Al37所得的材料，但是兩種材料負(fù)載鉑后還能保持著納米多孔銅的基本結(jié)構(gòu)但是孔洞明顯變大。對由前驅(qū)體Cu63