過渡金屬(Mn、Fe)氧化物及其復合材料的制備和電化學性能研究.pdf

1、電化學方面的研究是解決目前能源問題、環境問題以及臨床診斷等方面問題的重要手段。例如，研究鋰離子電池能有效儲存風能、太陽能、潮汐能、地熱能等間歇式能源；而燃料電池的開發則能減少石油等化石能源的消耗；生物電化學傳感器的研制則對于研究生物小分子的生理功能以及對神經疾病的診斷具有重要意義。過渡金屬氧化物由于具有較高的電化學活性，在電化學方面具有廣泛和重要的作用。本文通過合成介孔立方 Fe3O4應用鋰離子電池負極材料，期望得到容量大以及穩定性優良

2、的鋰離子電池負極材料；合成了三維N摻雜石墨烯MnO復合材料，希望得到催化性能良好的燃料電池陰極氧還原反應催化劑；利用三維N摻雜石墨烯 MnO復合材料構建高選擇性、高敏感的的生物電化學傳感器。具體的實施方案如下：
　?。?）以普魯士藍結構為模板合成介孔 Fe3O4立方及其在鋰離子電池中的應用。以普魯士藍立方為模板，通過熱解過程合成介孔Fe3O4立方。由于介孔Fe3O4立方的介孔結構能提供更多電化學過程中的離子和電子通道，另外介孔結構

3、也使材料的比表面積增大，使得材料表面具有更多的反應位點；介孔 Fe3O4立方的支撐狀立方結構緩解了Li+嵌入/脫出過程中體積變化產生的內應力，從而阻止了材料結構的破壞及粉化。將其應用于鋰離子電池負極材料獲得了良好的穩定性，并且可逆容量達到800 mAh g-1左右。
　?。?）三維氮摻雜石墨烯/MnO納米粒子復合材料高效催化氧還原反應。通過戊二醛和間苯二酚輔助交聯共價組裝合成了三維氮摻雜石墨烯/氧化錳納米復合材料(3D-N-RGO

4、/MnO)。N元素的摻雜能有效的對RGO表面進行改性，使得RGO獲得更好的電化學性能。將三維氮摻雜石墨烯/MnO納米粒子復合材料應用于氧還原反應中三維氮摻雜石墨烯與MnO納米粒子發生了明顯的協同作用，獲得了優良的氧還原反應催化性能，具有良好的穩定性和抗干擾性，電子轉移數達到3.03。
　?。?）三維氮摻雜石墨烯/MnO納米粒子復合材料對多巴胺的電化學檢測。利用三維氮摻雜石墨烯與MnO納米粒子的協同催化性能及其對DA、UA和AA具有