镍基纳米材料%2f复合物的制备及其电化学性能的研究

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1、DissertationPreDarationSLndel',troche"!andelectrochemicalrreDaratlonSaDpli：ations』'nickelbasedlicatlonsOlnDasenanomaterials／nanocompositesByJianhuiZhuSupervisor．Prof．XintangHuangSpecialty：CondensedMatterPhysicsResearchArea：NanostructuredMaterialsCollegeofPhysicalScience＆TechnobgyCentralChinaNor

2、malUniversityMarch，2014⑥博士学位论文DOCTORAI．DISSERl甜ION华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。作者签名：粜建生日期：≥口f炸f月go日学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解华中师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华

3、中师范大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密，在——年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：身-廷茔作者签名：席爰毫互，日期：劲f侔多月20日导师签名：日期：矽／盱厂月功日本人已经认真阅读“CALIS高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的学位论文提交“CALIS高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的规

4、定享受相关权益。回童诠塞握交卮澄后；旦圭生；旦二生；旦三生发查!作者签名：半建磐日期：矽f手年f月2．0日导师签名：摘要随着纳米材料这一概念的提出以及电子显微镜技术的发展，纳米材料逐渐引起了科学工作者的广泛关注和浓厚的研究兴趣。由于尺寸较小，比表面积较大，纳米材料具有一些不同于块体材料的特殊性能，包括电子能级的不连续性，量子尺寸效应，小尺寸效应，表面效应和宏观量子隧道效应等。将纳米材料应用作为电极材料时，它的电化学性质也会发生不连续、显著的变化，例如，临界电流密度在较小的电极和电极阵列上将显著增大等。作为一门研究电能和化学能之间的相互转化及其转化过程中有关规律的学科，电化学应用技术至

5、今已经成为国民经济的重要组成部分。它被广泛地应用于社会生产的诸多方面，包括电化学新能源体系的开发和利用，电化学传感器的开发，金属的表面精饰，电化学腐蚀和防腐以及无机、有机化合物的电解合成等。纳米材料在电化学新能源体系包括锂离子电池和超级电容器以及电化学传感器方而的应用已经非常广泛，并且取得了显著的成果。在本论文中我们集中以镍基纳米材料及其复合物为例，探索了这些纳米结构大面积可控生长的方法，并将它们直接应用于电化学器件(包括电化学超级电容器，锂离子电池和电化学无酶传感器)，对其性能进行了研究。主要研究内容包括以下几个方面：(1)利用简单的水热反应法，在不锈钢基底上生长得到了Nh(OH)

6、2C03纳米片阵列，我们分析了这种纳米结构的生长条件，接下来通过在惰性气氛中煅烧这种Nh(On)2C03，最终可以得到多孔的NiO纳米片网状结构阵列。这种NiO纳米片阵列可以直接应用作为超级电容器的电极，并且具有较高的比电容(电流密度为0．67A／g时，其比容量可达到270F／g)：较好的大电流充放电倍率性能(电流密度扩大到13．35A／g时，比容量仍然保持有236F／g)以及较好的循环寿命(4000次充放电循环容量保持率为93％)。为了近一步改善超级电容器的性能，增大器件的能量密度，我们又通过简单的、不借助模板辅助的两步法，在不锈钢基底上实现了C／CoNi304层状纳米复合物网状结

7、构的生长。这种复合物具有纳米片结构上均匀生长纳米线的有趣结构，并且纳米片相互连接，形成网状，经过煅烧后，纳米片和纳米线由于失去水分和CO：，形成了多孔结构，导致材料具有较大的比表面积(128．1m2／g)：同样地这种结构和基底之间也具有紧密的结合力，可以直接应用作为超级电容器的电极。这种材料同样具有优越的电化学性能，相比较上述NiO纳米片阵列‘结构电极，其比电容，倍率性能以及循环寿命等性能都得到了显著的增强：在三电极测试体系中，当充放电电流密度为0．5mN