本書以金屬電極材料為研究對(duì)象，對(duì)其電化學(xué)特性展開研究，積累了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。全書主要內(nèi)容包括高效電活性材料形貌調(diào)控機(jī)理、分級(jí)空心結(jié)構(gòu)過渡金屬材料的合成及其電化學(xué)性能、籠狀TMOs材料的設(shè)計(jì)合成及其電催化性能、β-氫氧化鎳納米片的電化學(xué)腐蝕制備及性能、空心貴金屬納米材料的制備及其在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用、多級(jí)籠狀納米活性材料的設(shè)計(jì)及在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用等。該系列研究對(duì)金屬電極材料性能優(yōu)化和可控制備有重要的參考意義。
當(dāng)前，化石燃料的燃燒已造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題，且化石燃料為能源，能源危機(jī)也成為人類所面臨的嚴(yán)峻考驗(yàn)。儲(chǔ)能器件作為清潔、可再生能源走向應(yīng)用的橋梁，近半個(gè)世紀(jì)以來已經(jīng)成為國(guó)際熱點(diǎn)話題。
電化學(xué)電容器來出現(xiàn)的一種新型能源器件，其容量可達(dá)法拉甚至數(shù)千法拉，享有“電容器”之稱。它彌補(bǔ)了電池及常規(guī)電容器的不足，兼有常規(guī)電率密度和電池能量密度高的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型、、實(shí)用的能量?jī)?chǔ)存裝置。作為一種新型的能量存儲(chǔ)裝置，電化學(xué)電容器因率密度高、電容量大、充放電過程簡(jiǎn)單及循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而越來越受到人們的關(guān)注，在便攜式儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)記憶存儲(chǔ)系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電源、應(yīng)急后備電源等許多領(lǐng)域都有應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景及巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，已成為世界各國(guó)研發(fā)的熱點(diǎn)。
電極材料是決定電化學(xué)電容器性能的關(guān)鍵。作為電容器的核心組成，電極材料對(duì)電容器的性能起著決定性作用，因此開發(fā)廉價(jià)、高性能的電極材料，將是推動(dòng)電容器產(chǎn)業(yè)化的重要途徑。鎳、鈷離子具有高的電化學(xué)活性、良好的可逆氧化還原性，通過溫和的方法能夠?qū)崿F(xiàn)鎳、鈷基化合物的微納米制備，適合用作電容器電極材料。但現(xiàn)有的研究成果還不理想，制備集各種優(yōu)良性能于一體的、具有性能的新材料是研究者的目標(biāo)。因此，研究電極材料的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)對(duì)電極電化學(xué)性能的影響具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
本書作者以金屬電極材料為研究對(duì)象，對(duì)其電化學(xué)特性展開研究，積累了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。全書共計(jì)7章，主要內(nèi)括金屬電極形貌調(diào)控機(jī)理、貴金屬納米電極的設(shè)計(jì)及其在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用、多級(jí)籠狀納米活性材料的設(shè)計(jì)及在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用、β-氫氧化鎳片狀電極的電化學(xué)性能研究等。該系列研究對(duì)金屬電極材料性能優(yōu)化和可控制備有重要的參考意義。
來化學(xué)電源方面的新材料、新工藝及新技術(shù)層出不窮，因此在寫作過程中，既考慮到技術(shù)及理論的成熟性，也兼顧了技術(shù)的發(fā)展和展望。本書內(nèi)容主結(jié)了作來在鎳、鈷基電容器電極材料領(lǐng)域的研展。本書的完成，離不開多年來在實(shí)驗(yàn)室工作過的研究生堅(jiān)持不懈的努力，在此對(duì)他們表示感謝。寫作過程中還參考來專業(yè)理論電化學(xué)、化學(xué)電源、電化學(xué)測(cè)量等內(nèi)容，及國(guó)內(nèi)外相關(guān)專著和一些文獻(xiàn)資料，在此向各位作者一并致以誠(chéng)摯的謝意，衷心感謝國(guó)內(nèi)外同人們?cè)陔娙萜鲬?yīng)用方面所做的工作。
本書由田亮亮、曾沖、宋靜共同撰寫，具體分工如下：
田亮亮（重慶文理學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院）：第3章~第7章，約19.602萬字；曾沖（重慶文理學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院）：第1章1.4~1.8、第2章，約8.019萬字；
宋靜（過程工程）：第1章1.1~1.3，約0.99萬字。
我們盡大努力去完成本書，但是由于水平有限，加之時(shí)間較為倉(cāng)促，書中存在不當(dāng)之處在所難免，敬請(qǐng)各位專家和學(xué)廣大讀者批評(píng)指正。
著 者
22年3月
第1章概述.
1.1電化學(xué)傳感器概述
1.1.1電化學(xué)傳感器的分類
1.1.2電化學(xué)傳感器的特點(diǎn)
1.1.3傳感性能指標(biāo)。
1.2納米材料的電化學(xué)應(yīng)用
1.2.1電化學(xué)析氫（HER）.
1.2.2電化學(xué)傳感。
1.2.3氧還原反應(yīng)（ORR）.
1.3敏感材料的選擇與形貌設(shè)計(jì)
1.3.1生物酶
1.3.2貴金屬
1.3.3過渡金屬
1.4常見的金屬納米催化劑
1.4.1過渡全屬型納米催化劑
1.4.2貴全屬納米催化劑
1.4.3納米分子篩催化劑
1.5貴金屬納米材料
1.5.1貴金屬納米材料
1.5.2貴金屬納米材料的催化性能
1.5.3貴金屬納米材料在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用
1.6過渡金屬納米材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.6.1過渡金屬納來活性修飾材料
1.6.2過渡金屬納米活性材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1.6.3過渡金屬元素納米的應(yīng)用
1.7不同維度過渡金屬電極材料的研展
1.維泡沫金屬基電極
1.維碳基電極
1.維空心籠狀自支撐電極材料
1.8基于石墨烯電化學(xué)傳感器的研展
1.8.1石墨烯的制能化
1.8.2基于石墨烯的電化學(xué)傳感器
第2章金屬電極形貌調(diào)控機(jī)理
2.1高性能籠狀空心納米材料的設(shè)計(jì)合成及其電催化性能.…37
2.1.1實(shí)驗(yàn)概述
2.1.2PtPdCu籠狀空心納米材料的制備及其電催化活性研究
2.1.3Co,O籠狀空心納米材料的制備及其電催化
活性研究
2.2高性能核殼納米材料的設(shè)計(jì)合成及其電化學(xué)性能
2.2.1實(shí)驗(yàn)概述
2.2.2Ni(OH)@MnO2籠狀核殼納米材料的制備及其
電催化性能研究
2.2.3 Ni(OH)2@MnO2CSA的制備及其電儲(chǔ)能性能研究…67
2.3 高性能片狀分級(jí)納米電催化材料的設(shè)計(jì)合成及其性能
研究.
2.3.1實(shí)驗(yàn)概述
2.3.2 β-Ni(OH)2片狀分級(jí)納米材料的制備及其電催
化活性研究
……
第5章籠狀分級(jí)過渡金屬電極的合成及其電化學(xué)性能
S.I IECo(OI):NSa/CuS NCa的制備以實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄糖高靈敏度的檢測(cè)
5.1.1實(shí)驗(yàn)試劑及儀器
5.1.2電化學(xué)測(cè)試方法
5.1.3結(jié)果與討論
5.2 Co,S.@CuS@Co,S.HNBs的設(shè)計(jì)及在多巴胺電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用
5.2.1 Cu2O@Co(OH)2納米箱的制備
5.2.2 Co(OH)2@CuS@Co(OH)納米箱的制備
5.2.3結(jié)果與討論
5.3 CHNCs@Co,OaNPs@MnO2NSs制備及其在葡萄糖檢測(cè)中的應(yīng)用
5.3.1實(shí)驗(yàn)部分
5.3.2結(jié)果與討論
第6章多級(jí)籠狀金屬納米材料的設(shè)計(jì)及在電化學(xué)傳感器
中的應(yīng)用
6.1 Ni（OH）納米籠@MnO2納米片的設(shè)計(jì)及在DA電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用
6.1.1實(shí)驗(yàn)部分
6.1.2結(jié)果與討論
雙層CuS納米籠狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及在AA電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用
6.2
6.2.1實(shí)驗(yàn)部分
6.2.2結(jié)果與討論
6.3 Ni（OH）2@Co（OH）2核殼結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及其在抗壞血酸電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用
6.3.1實(shí)驗(yàn)
6.3.2結(jié)果討論
第7章β-氫氧化鎳片狀電極的電化學(xué)性能研究
7.1β-氫氧化鎳納米片的制備以及作為無酶葡萄糖電化學(xué)傳感器的應(yīng)用
7.1.1樣品制備過程與機(jī)理
7.1.2樣品形貌結(jié)構(gòu)表征參數(shù)設(shè)置
7.1.3樣品電化學(xué)性能表征參數(shù)設(shè)置
7.1.4結(jié)果與討論
7.2β-氫氧化鎳納米片經(jīng)異質(zhì)結(jié)匹配后作為電容器正極材料的應(yīng)用
7.2.1電容器正極材料的制備過程與機(jī)理
7.2.2非對(duì)稱電容器的負(fù)極材料制備
7.2.3對(duì)比樣品的制備
7.2.4樣品形貌結(jié)構(gòu)表征參數(shù)設(shè)置
7.2.5樣品電化學(xué)性能表征參數(shù)設(shè)置
7.2.6結(jié)果與討論
參考文獻(xiàn)
第1章概述
1.1電化學(xué)傳感器概述
電化學(xué)傳感器是由一個(gè)或多個(gè)能產(chǎn)生與被測(cè)組分性質(zhì)相關(guān)電信號(hào)的敏感元件所構(gòu)成的傳感器，通過電化學(xué)分析檢測(cè)電流、電阻或電位等電信號(hào)手段來測(cè)定體系中目標(biāo)物質(zhì)的含量。化學(xué)修飾電極作為電化學(xué)傳感器的核心部件之一，其對(duì)電化學(xué)傳感器的發(fā)展起到了關(guān)鍵性的作用。如何使化學(xué)修飾電極有選擇性地按照人們所期望的反行，是亟需解決的關(guān)鍵問題�；瘜W(xué)修飾電極的出現(xiàn)為解決此問題帶來了可能，它是按照人們特定的意圖，在電極表行分子設(shè)計(jì)和人工裁剪，將具有能性的物質(zhì)修飾于電極表面，賦予電極優(yōu)良和特能，從而提高其靈敏性、性和選擇性。電化學(xué)傳感器通常以化學(xué)修飾電極為工作電極（wo electrode)，為了確保工作電極在工作時(shí)保持恒定的電位，一般用參比電極(reference electrode)和對(duì)電極（counter electrode)組成三電極兩回路的體系，如圖1-1所示。
1.1.1電化學(xué)傳感器的分類
電化學(xué)傳感器按照不同的工作原理可分為不同的種類。按照轉(zhuǎn)變方式和輸出檢測(cè)信號(hào)的不同，電化學(xué)傳感器可分為電流型傳感器、電導(dǎo)型傳感器和電位型傳感器，電流型傳感器是將被測(cè)物發(fā)生氧化還原流過外電路的電流變化作為輸出檢測(cè)信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)被測(cè)物的檢測(cè)，主要研究電流間的變化，該電流與被測(cè)物濃度成正比；電位型傳感器是將電解質(zhì)溶液中的被檢測(cè)物質(zhì)在電極上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)變化作為輸出檢測(cè)信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)被測(cè)物的檢測(cè)，主要將化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)與被測(cè)物質(zhì)的濃度對(duì)數(shù)成正比；電導(dǎo)型傳感器是將電解質(zhì)溶液中被測(cè)物的電導(dǎo)變化作為傳感器的輸出檢測(cè)信號(hào)，主要根據(jù)電解質(zhì)溶液中的被測(cè)物與電極之間的電阻變化，來實(shí)現(xiàn)被測(cè)物濃度檢測(cè)的一種方法。按照傳感器的制備過程是否有酶參與，又分為酶?jìng)鞲衅骱蜔o酶?jìng)鞲衅�。按照被測(cè)物的不同，電化學(xué)傳感器分為離子傳感器、生物傳感器和氣體傳感器，具體分類如圖1-2所示。
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