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电池作为可再生的能源是能源领域重要的发展方向,纳米材料和纳米技术是全面提升电池性能的有效途径。本文围绕实现电池关键材料纳米化和性能的升级进行了研究,主要创新成果如下:
⑴提高燃料电池原料乙醇电催化氧化效率为牵引目标,发展了膜板电沉积技术,制备了Ni-Cu合金纳米线,研究了Cu含量对电催化性能影响的规律,发现含Ni-Cu合金纳米线具有比Ni体材料更高的催化活性,克服了纯Ni纳米线循环寿命过低的缺点。为设计高效催化氧化乙醇等有机燃料电催化电极提供了新的设计途径和材料基础。本文还发展了高质量制备Ni纳米管的新方法。
⑵以提高Zn-Mn电池阴极材料效率为目标,利用水热法合成了α-MnO2纳米棒/管,实现了Zn-Mn电池阴极材料的纳米化。发现在酸性环境下,控制H+的浓度是合成纳米氧化锰关键参数,放电容量实验表明纳米二氧化锰具有比常规氧化锰更高的放电容量。作为超级电容器材料,容量实验揭示其最高容量达195F/g,经多次循环仍具有很高的容量保持力。本论文的研究结果不但证实了电池材料纳米化是提升电池性能的重要途径,也为Zn-Mn正极材料和超级电容器的制作提供了材料基础。
⑶利用高分子凝胶膜板合成了CdSxSe1-x纳米棒,确定了CdSxSe1-x棒合成的工艺条件。本论文还系统研究了Se含量对CdSxSe1-x峰位置红移的影响。采用Vegard规则结合XRD数据计算发现CdSxSe1-x晶格参数与X值成线性关系,表明样品CdSxSe1-x中的组成与反应物中各元素的组成相一致。因此,通过简单改变反应物S和Se的比例,可实现对CdSxSe1-x纳米棒光学性质的调控。