ZnO/GQDs纳米复合材料的制备及其性能研究

通过一步水热法合成氧化锌(ZnO)/石墨烯量子点(GQDs)纳米复合材料,透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见分光光度计(UV-vis)对合成的纳米材料进行表征.将所制备的纳米材料应用于修饰电极,通过循环伏安法和示差脉冲伏安法探究多巴胺在该材料电极的电化学行为,实验结果显示:与氧化锌和石墨烯量子点的单一材料相比,ZnO/GQDs纳米复合材料修饰的电极对检测多巴胺的氧化还原能力更强,并在0. 3～100μmol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检出限为0. 19μmol/L(S/N=3).此外,该生物传感器测定实际样品中多巴胺的结果令人满意.     

三维炭/还原氧化石墨烯纳米片的制备及其电化学性能

采用水热合成法,将间苯二酚甲醛树脂涂覆在还原氧化石墨烯片层上,经冷冻干燥及炭化后构筑三维炭/还原氧化石墨烯纳米片。使用SEM、TEM、FTIR、XPS等对样品的形貌与结构进行表征,利用循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗法测试了样品的电化学性能。结果表明,间苯二酚甲醛树脂成功将还原氧化石墨烯片包覆,二者构筑的三维炭/还原氧化石墨烯复合纳米片厚度为25nm;当循环伏安测试扫描速率为20mV/s时,三维炭/还原氧化石墨烯纳米片电极材料的比电容分别为还原氧化石墨烯与间苯二酚甲醛树脂炭电极材料相应值的1.8和2.8倍;在0.2A/g的充电电流密度下,三维炭/还原氧化石墨烯纳米片电极材料比电容为154.4F/g。     

MnO_2/MWCNTs/GO/PANI复合电极材料的制备及其电化学性能的研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,并通过原位聚合法将二氧化锰修饰的聚苯胺嫁接到多壁碳纳米管作载体的氧化石墨烯上,制备出新型复合电极材料。使用X射线光电子能谱,扫描电镜及电化学工作站对复合电极材料的形貌、结构进行了研究,通过循环伏安、交流阻抗、循环稳定性测试,表征出复合电极材料的电化学性能,并与未掺杂石墨烯的MnO_2/PANI/MWCNTs电极材料进行了对比。结果表明,引入石墨烯的电极材料的比电容有较大的提升,达到了1 365 F·g~(-1)。     

MnO2/碳纳米球电化学超级电容器电极材料的制备与性能研究

利用水热法合成了纳米棒状的MnO_2/碳纳米球(CNPs)作为电化学超级电容器的电极材料.利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射光谱分析(XRD)对样品的微观形貌、物相进行分析;利用循环伏安法和恒电流充放电测试材料的电化学性能.结果表明:纳米棒状MnO_2/CNPs复合材料具有良好的电化学性能.在0.1 A/g的电流密度,1 mol/L Na_2SO_4电解液中,电极材料的比电容高达305.6 F/g,远高于纯碳球的比电容(49.3 F/g),当电流密度增至5 A/g时,材料的比电容为235 F/g,比电容仍能保持76.9%.     

碳纸/纳米MnO2复合电极材料的制备及其电化学性能研究

将碳纸与氧化还原反应法制备的纳米MnO_2通过液相沉积法形成新的复合电极材料,采用循环伏安和交流阻抗测试技术对复合电极材料进行电化学分析,研究结果表明:碳纸/纳米MnO_2复合电极材料呈花瓣状开放结构,有利于提高复合电极的比表面积;碳纸基体沉积时间为1 h时,复合电极的电化学性能最稳定;但随着扫描速率的增加,复合电极的比电容呈下降趋势,且沉积时间越长,复合电极电容性的稳定也越差。     

石墨烯/纳米纤维素/亚甲基蓝修饰电极的电化学行为研究

采用电化学还原法在玻碳电极上直接制备了石墨烯/亚甲基蓝(GR/MB)﹑石墨烯/纳米纤维素(GR/NCC)﹑石墨烯/纳米纤维素/亚甲基蓝(GR/NCC/MB)修饰电极,研究了不同修饰电极的循环伏安行为.研究表明:相比GR/MB电极,GR/NCC/MB修饰电极对亚甲基蓝的电化学活性要高,氧化还原峰电流值可达4~5倍.其扫速的平方根与峰电流成线性关系.当石墨烯与纳米纤维素的质量比达到1.00∶4.60到1.00∶5.75时电化学活性最高.纳米纤维素和电化学还原的石墨烯通过协同作用增加亚甲基蓝的吸附能力,从而使GR/NCC/MB修饰电极表现出优异的电化学性能.     

两种硫含量控制方法对锂硫电池性能的影响

采用高导电性碳材料和商业活性炭分别作为硫的载体,与单质硫混合后进行热处理制得SP/S和CAC/S硫碳复合材料,利用热重测试、循环伏安、交流阻抗和恒流充放电测试等分析方法,研究了正极中电极材料厚度、硫碳复合比例对电池电化学性能的影响.结果表明:适当增加电极材料厚度可以有效地改善Super-P材料电极综合电化学性能;通过改变硫碳复合比例,提高硫含量则对活性炭材料锂硫电池电极的性能提升有着显著的效果.其中,含硫量为63.60%的CAC/S正极材料首次放电比容量达到908.8 m Ah/g,活性物质利用率为54.2%,100圈循环后放电容量为594.1 m Ah/g,容量保持率达到65.4%.     

三维石墨烯/氢氧化镍纳米复合材料的制备及电容性能研究

利用电化学沉积法制备三维石墨烯/氢氧化镍纳米Ni(OH)2/3DGR复合材料,通过扫描电镜对样品进行微观形貌表征;在1.0 mo L/L KOH溶液中利用循环伏安和恒电流充放电等方法对纳米复合材料修饰电极进行电化学性能测试.在2 m A/cm2的电流密度下Ni(OH)2/3DGR的比电容达到43.70 m F/cm2;1000次循环充放电测试表明该复合材料具有较长的使用寿命和稳定性,比电容保持率达到79.3%.因此三维石墨烯/纳米氢氧化镍复合材料可以做为一种很好的超级电容器材料.     

电化学合成γ-MnO2/PANI复合材料及性能研究

用超声波法合成γ相二氧化锰(γ-MnO2),然后通过循环伏安法在γ-MnO2颗粒表面电聚合聚苯胺(PANI),合成PANI/MnO2复合电极. 应用恒流充放电方法测试样品的电化学性能,结果表明γ-MnO2电极材料在电流密度500 mA/g时,比电容为210 F/g,而复合材料电极比电容为500 F/g,相比γ-MnO2电极材料提高了1.38倍.     

RGO/NiCo_2O_4复合电极材料制备及电化学性能研究

采用层-层自组装法制备了前驱体RGO/Ni-Co@Ni-foam(泡沫镍负载石墨烯/镍-钴金属化合物),并在高温下煅烧得到RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合电极材料。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及能谱仪对多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合材料进行结构表征,并通过循环伏安、恒流充放电等测试方法考察了其作为电极材料的电化学性能。结果表明,制备的多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合电极材料的比电容在电流密度为0.5A/g时可达到444F/g,并且在经过1 000次循环实验后,比电容仍有342F/g。这表明多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合材料在超级电容器领域具有广阔的应用前景。     

Mn_2O_3/CRF复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

通过采用沉淀法在碳气凝胶表面负载金属氧化物三氧化二锰,制备得到Mn_2O_3/CRF复合材料。采用X射线衍射及电镜扫描等技术对所制备的复合材料进行结构形貌表征。实验结果发现碳气凝胶具有多重片层结构且孔隙发达。通过调节锰盐的含量考察三氧化二锰负载量对复合材料电化学性能的影响作用。采用循环伏安法及充放电测试对材料的电化学性能进行测试,结果表明Mn_2O_3/CRF复合材料具有良好的电容性及较好的可逆性。当Mn_2O_3含量达15%时复合材料的比电容最大,可达118.5 F/g。通过充放电测试1000次后发现该电极的比电容依然能够保持在一稳定值上,具有较好的稳定性。     

碳点修饰硅在锂离子电池中的应用研究

Silicon (Si) particles were functionalized using carbon dots (CDs) to enhance the interaction between the Si particles and the binders. First, CDs rich in polar groups were synthesized using a simple hydrothermal method. Then, CDs were loaded on the Si surface by impregnation to obtain the functionalized Si particles (Si/CDs). The phases and microstructures of the Si/CDs were observed using Fourier-transform infrared reflection, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and high-resolution transmission electron microscopy. Si/CDs were used as the active material of the anode for electrochemical performance experiments. The electrochemical performance of the Si/CD electrode was assessed using cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and constant current charge and discharge experiment. The electrodes prepared with Si/CDs showed good mechanical structure stability and electrochemical performance. After 150 cycles at 0.2 C, the capacity retention rate of the Si/CD electrode was 64.0%, which is twice as much as that of pure Si electrode under the same test conditions.     

新型量子点修饰金电极的制备及其在检测多巴胺中的应用

用3-巯基丙酸(MPA)包覆的碲化镉量子点(CdTe QDs)在金电极上进行自组装,制备了CdTe QDs修饰金电极(CdTe QDs/Au E)。利用循环伏安法研究此修饰电极的电化学行为,以[Fe(CN)6]3-/4-为探针,考察了CdTe QDs自组装膜修饰金电极的电化学性质。而且研究了多巴胺(DA)在此电极上的电化学行为,结果表明:DA在此修饰电极上可被电催化氧化。差分脉冲伏安(DPV)氧化峰电流与DA浓度在1.00×10-9～6.40×10-5mol/L范围内呈线性关系,检出限为3.30×10-10mol/L.     

一种检测电芬顿体系下DNA损伤的电化学生物传感器的研制

为了检测电芬顿体系下DNA的损伤,先采用石墨烯制备了一种致密的rGO/Fe₃O₄复合材料;再将复合材料和DNA修饰到玻碳电极上,利用电化学还原作用释放游离态Fe²⁺,并加入H₂O₂形成电芬顿体系;最后构建了一种检测电芬顿体系下DNA损伤的新型电化学生物传感器。检测结果表明,检测DNA损伤的最佳时间为30 min,最佳pH值为7.0。     

抗坏血酸在纳米金/石墨烯复合物修饰电极上的电化学行为研究

根据Hummers方法制备了石墨烯(GR),通过在石墨烯修饰玻碳电极(GR/GCE)表面电沉积纳米金粒子(Au NPs)制备了纳米金/石墨烯复合物修饰电极(Au NPs/GR/GCE),采用扫描电镜表征了电极形貌;并用循环伏安法研究了抗坏血酸(AA)在此修饰电极上的电化学行为,在p H=4.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液中,AA在复合物修饰电极上产生一灵敏的氧化峰,氧化峰电流显著高于裸玻碳电极(GCE)和石墨烯修饰玻碳电极(GR/GCE);在优化实验条件下,建立了循环伏安法测定AA的方法,氧化峰电流与AA的浓度在7⁵00μmol/L和1500μmol/L和1³0 mmol/L范围内呈良好的线性,检出限为5μmol/L(信噪比=3);用该方法测定维生素C片中AA的含量,回收率在97.69%30 mmol/L范围内呈良好的线性,检出限为5μmol/L(信噪比=3);用该方法测定维生素C片中AA的含量,回收率在97.69%¹03.5%之间.     

CNTs/TiO2 composites and its elect rochemical properties after UV light irradiation

Due to the unique structure and special physical and chemical properties, carbon nanotubes (CNTs) have potential applications in supercapacitors. Recently, CNTs and their composites as a kind of supercapacitor electrode material have been made many achievements. In this paper, a CNTs/TiO2 composite was prepared successfully with hydrothermal method, and was used as a supercapacitor electrode material. After the tests on surface chemistry and electrochemical property, it was found that: (1) the capacitance of the CNTs/TiO2 composite electrode increased by 56%, compared with pure CNTs electrode, (2) after UV light irradiation pretreatment, due to the special photoelectric effect of TiO2 which improves the interfacial property and electrochemical property of the composite electrode, the capacitance further increased by 53% when compared with the electrode without the pretreatment, and meanwhile, the cycle life also increased significantly, i.e., the capacitance was up to 97%, after 100 cycles of charge and discharge, (3) due to the improvement of the interfacial property, the ion transport in the composite electrode became smoother, and the pore utilization was also effectively enhanced during high-current charge and discharge, and (4) due to the generation of a large amount of oxygen-containing groups on the TiO 2 surface after UV pretreatment, the CNTs/TiO2 composite electrode earned extra large pseudo capacitance, and therefore the capacitance of the composite electrode was further increased. Based on the experimental results in the present study a new process to improve surface character and electrochemicalproperty of the electrode has been developed by using a metal oxide as both pseudo capacitive material and surface modification material of the composites with a UV light irradiation.     

金纳米粒子与电化学还原氧化石墨烯复合材料修饰电极的制备及其电化学应用

利用金纳米粒子(Au NPs)和电化学还原氧化石墨烯(ERGO)制备了以玻碳电极(GCE)为基底电极的复合材料修饰电极Au NPs-ERGO/GCE.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱、循环伏安(CV)法、计时电流法等方法对复合材料修饰电极进行了系统表征与分析.将所制备的复合材料修饰电极应用于葡萄糖的电化学分析研究.研究数据表明:所制备的Au NPs-ERGO/GCE电极对葡萄糖具有良好的电催化性能,有较宽的检测范围和较好的灵敏度,同时,对抗坏血酸(AA)、尿酸(UA)和氯离子(Cl~-)等共存的干扰物均有良好的抗干扰性能.     

PtSn/C电极对乙醇的电催化性能研究

利用脉冲电位法在碳纸表面沉积Pt微粒制备了Pt/C催化电极,并在此基础上,采用不同的电化学方法沉积Sn微粒,制备了PtSn/C催化电极。用循环伏安法(CV)测定电催化剂催化氧化乙醇的活性,SEM分析催化电极的表面状态,并用XRD分析催化电极的结晶状况。结果表明：载入Sn后,形成PtSn合金;催化乙醇的活性提高3倍左右;并研究了Sn的电沉积方法和Sn载量的大小对PtSn/C电极催化乙醇的电活性的影响,在一定的铂载量下,采用循环伏安法沉积Sn所制得的PtSn/C(CV)催化电极较恒电位法制得的PtSn/C(CP)电极对乙醇具有更高的催化活性;Pt和Sn的物质的量的比为1∶1（其中载Pt量为202μg/cm²）的PtSn/C(CV)催化电极催化乙醇的活性最高。     

FeSalen/APO-5修饰电极的制备及其电催化氧还原的研究

以负载FeSalen(Salen=N,N-双水杨醛缩乙二胺)配合物的APO-5磷铝分子筛复合材料(FeSalen/APO-5)做电极的修饰主剂,聚苯乙烯(PS)为粘结剂,采用物理吸附法在玻碳电极(GCE)表面形成涂层,制备获得FeSalen修饰的玻碳电极(PS/FeSalen/APO-5/GCE)。采用循环伏安法(CV)研究了此修饰电极在不同pH电解液中的电化学性质及其对氧还原反应的电催化作用。结果表明,氧气的电催化还原峰电流随扫描速率的增大而增强,峰电位随扫描速率的增大而负移,ipc~v1/2和Epc~lnv均呈线性关系,并发现此修饰电极能有效地催化分子氧的四电子还原反应,推断其机理属于ECE催化过程。     

LiVOPO4/C的溶液沉积-热解法制备与表征

以LiVOPO₄、蔗糖为原料,采用溶液沉积-热解法制备了LiVOPO₄/C复合材料。采用热重与差热分析、X-射线衍射分析、扫描电镜分析以及电化学测试等手段对LiVOPO₄/C的微观结构、表面形貌和电化学性能进行了研究.结果表明：蔗糖热分解后在LiVOPO₄颗粒的表面包覆形成了一层多孔碳;多孔碳可以有效阻止LiVOPO₄颗粒的聚集,增加电极的导电面积,降低电池极化,改善LiVOPO₄ 的电化学性能;与LiVOPO₄粉末相比,LiVOPO₄/C具有更高的可逆容量、更稳定的循环性能.