過渡金屬(Mn、Fe)氧化物及其復(fù)合材料的制備和電化學(xué)性能研究.pdf

1、電化學(xué)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(fēng)能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮艿乳g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(xué)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(xué)活性，在電化學(xué)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

2、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(xué)傳感器。具體的實施方案如下：
　?。?）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(xué)過程中的離子和電子通道，另外介孔結(jié)構(gòu)

3、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。
　?。?）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

4、/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(xué)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。
　?。?）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(xué)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