无机纳米材料合成及其电化学性能地研究

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1、SynthesisofinorganicnanomaterialsandthestudyoftheirelectrochemicalperformanceByZhangPingB．S．(HunanUniversity)201AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceChemsitryintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLIQ

2、iuhongMay，2014lIIIIIIIIIIllUlIIIIfY2604234湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师指导下独立研究所取得的科研成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其它人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：丢欠辛日期：纠cf年歹月柙日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送

3、交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩影或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在——年解密后使用本授权书。2、不保密囱。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：导师签名：日期：沙f肾f月坪日日期：为f牛年歹月矸日无机纳米材料的合成及其电化学性能研究摘要近年来，人们一直致力于解决能源和环境等领域日益突出的问题，研究开发更加有效的能源存储与转换技术和高性能传感器成为科研领域的热点。纳米材料因为具有特殊的

4、理化性质，在传感器、超级电容器、锂离子电池等领域均具有很大的应用潜力。研究纳米材料简单低耗的制备方法，探索纳米材料新的应用，开发新型纳米材料等研究近年来一直处于国际材料界研究的前沿热点领域。本论文介绍了纳米材料的分类、特性、制备方法及其在生物传感器和超级电容器中的应用，概述了生物传感器和超级电容器纳米活性材料的研究进展。在此基础上，我们采用简单的一步法制备了几种纳米材料，对材料的形貌和物相进行了表征分析，并对材料的电化学性能进行了研究。主要研究内容如下：在第二章中，我们采用简单的室温溶液搅拌法成功制备了类石墨烯状褶皱的

5、超薄Mn02纳米片，并以之为电极活性材料构建非酶过氧化氢生物传感器。电化学检测结果表明基于这种超薄Mn02纳米片的电极，在pH为7．0的磷酸缓冲液中对过氧化氢的电催化活性非常好。这种非酶生物传感器的线性范围宽，从5xlO_6M到3．5×10～M，检测下限为1．5gM，灵敏度为130．56肛AmM。1em～，是一种很有应用潜力的非酶生物传感器。在第三章中，我们采用简单低耗的一步水热法，将泡沫镍直接硫化得到了大面积的Ni3S2超薄纳米片阵列。电化学测试结果表明，这种Ni3S2超薄纳米片阵列超电容性能优越，在15mA／em2

6、的电流密度下，容量高达1．342F／cm2，且经过3000个循环后，能保持初始容量的93．6％。这种自身硫化法有望用于制备其他金属的硫化物阵列，并应用于电化学领域。在第四章中，我们采用简单的一步水热法结合退火处理在泡沫镍基底上合成了大规模的钴酸镍纳米线阵列。基于反应时间对产物形貌的影响，我们研究了纳米线阵列的形成过程。对钴酸镍纳米线阵列进行超电容性能检测，在2mA／cm2的电流密度下，容量达到1．532F／em2。在10mA／cm2电流密度下，经过3000个循环，初始容量保持率在91．9％，这样优越的超电容性能说明Ni

7、C0204纳米线阵列是一种有潜力的超级电容器电极材料。关键词：纳米材料；生物传感器；超级电容器；二氧化锰；硫化镍；钴酸镍；电化学性能AbstractInrecentyears，withtheincreasingthreatstotheworld’scollectiveenergysecuritvandenvironmenteta1．，moreattentionhasbeenfocusedonaddressingthesecriticalchallengesanddrivingglobalresearchtodevelo

8、pnewtechnologyforenergystorageandconservation，highperformancesensitivesensors，andSOon．Owingtotheirpeculiarphysicalandchemicalproperties，nanomaterialsshowgreatpotentia