纳米材料电极
纳米材料
锂离子电池纳米阴极材料
锰钡矿型MnO2纳米纤维 模板法合成的PPY包覆尖晶石锂离子电池纳米阳极材料
人们对正极材料的研究远不如纳米负极材料研究得 透彻。传统正极材料如LiCoO2，LiNiO2以及它们的固 溶体纳米粒子的使用致使与电解液的反应大大增强， 特别是在高温区，从而出现了在微米级别正极材料的 使用中未尝遇到过的安全性问题，如Mn的溶解， Jahn-Teller效应，极化增大等。为了解决这些问题， 研究人员进行了大量的研究，其研究方向主要有：优 化设计合成方法、掺杂、进行表面改性、优化电解液 来改善LiMn2O4 和电解液的相容性等。郑雪萍等在的 《稀有金属快报》上对LiMn2O4循环稳定性衰减的原 因进行了分析并对当然的解决办法作了较好的综述。
纳米材料在锂离子电池中的用途
纳米材料在锂离子电池中主要是做电极，又分为碳基电极和非碳 基电极，我们主要是了解非碳基电极。 （一）锂离子电池纳米电极存在一些潜在的优缺点： 优点：（1）更好地释放锂嵌入和脱嵌过程中的应力，提高循环 寿命；（2）可发生在块体材料中不可能出现的反应；（3）更高 的电极/电解液接触面积提高了充/放电速率；（4）短的电子输运 路径（允许在低电导或高功率下使用）；（5）短的锂离子传输 路径（允许在低锂离子传导介质或高功率下使用）。 缺点：（1）高比表面积带来的不可预期的电极/电解液反应增加， 导致自放电现象，差的循环性能及寿命；（2）劣等的颗粒包装 技术使其体积能量密度很低，除非开发出一种特殊的压缩工艺， 否则会限制它的应用；（3）电极合成过程可能会更加复杂。
纳米材料在锂离子电池中的应用
锂离子电池简介
锂离子电池被人们称为“绿色环保能源”和 “跨世纪的能源革命”。锂离子电池是照相机、 电子手表、计算器、各种具有储存功能的电子 器件或装置的理想电源。
锂离子电池用新型碳纳米管电极材料
据 悉 ， 目前 ，光 电转 化 率 最 高 的是 铜 铟 圃 龌 镓 硒 （ Ｇ ） 太 阳 能 薄 膜 电池 ， 可 达 ２ ％ ， Ｃ Ｓ Ｉ ０ ，其 匦 砘匿 厩 但 与 超 过３０％ 的理 论 值 仍 相 距 甚 远 难 以 主 要 难 题 是 材 料 中 的 铟 、镓 分布 和 比例 达 到 理 想值 。 （ 峰） 李 困 据 有 关 媒 体 报 道 ， 美 国 南 加 州 大 学 的 研 锂 离 子 电 ； 新 型 也用 究 人 员 最近 成 功 研 制 出一 种 柔 韧 性 很好 的碳 原 子 薄膜 透 明材 料 ，并 用 它 制 作 出有 机 光 伏 电池 。 碳 纳 米 管 电 极 材 料
科 玟 循 恳 Ｓｃｉ ｅ《 ｅｌ ｉ ？ ｔ０ｌ ； １ ｉ》 Ｌ ｛ ｅ ］ ｏｇ ｎ｛） ａ｛ ￡ｉ
科 学 家 认 为 该 方 法 今 后 有 望 在 人 体 内应 用 。 目前 研 究 人 员 已 证 实 ， 该 方 法 可 以 打 开 钙 离 子 通 道 ， 激 活 通 过 细 胞 培 养 的 神 经 细 胞 ， 甚 至 可 以 操 纵 微 小 线 虫 的 运 动 。 当 研 究 人 员 将 磁 性 纳 米 粒 子 固 定 在 线 虫 的 口部 ， 开 始 线 虫 只 是 爬 来 爬 去 。 不 过 ， 当 科 学 家 将 磁 性 纳 米 粒 子 加 热 至 ３ ℃ 后 ， 就 能 够 控 制 线 虫 ４ 的 前 进 和 后 退 了 。 为 此 ， 研 究 人 员 还 发 明 了 种 荧 光 探 针 ， 能 根 据 荧 光 强 度 的 变 化 ， 来 测 量 纳 米 粒 子 是 否 被 加 热 到 ３ ￣ 这 种 荧 光 ４Ｃ， 探 针 可 以说 是 一 个 纳 米 温 度 计 。 据 悉 ，这 项 研 究 具 有 广 泛 的应 用 价 值 ， 如在 癌 症 治疗 中 ，科 学 家 可针 对 选 定 的蛋 白 质 或 特 定 组 织 进 行 远 程 操 作 ， 从 而 开 发 出 新 型 癌 症 治 疗 方 法 ； 在 糖 尿 病 治 疗 方 面 ， 也 可 远 程 刺 激 胰 腺 细 胞 释 放 胰 岛 素 ； 该 方 法 还 可 应 用 于 某 些 因 刺 激 不 足 导 致 的 神 经 系 统 疾 病。 科 学 家 们 表 示 ，这 种 方 法 非 常重 要 ， 由 于 该 方 法 只 会 加 热 细 胞 膜 ， 而 细 胞 内 的 温 度
凹凸棒-纳米纤维素复合气凝胶柔性电极材料的研究
凹凸棒-纳米纤维素复合气凝胶柔性电极材料的研究凹凸棒/纳米纤维素复合气凝胶柔性电极材料的研究近年来，柔性电子技术的快速发展为我们的生活带来了许多便利。
灵活的电子器件在可穿戴设备、智能家居、医疗健康等领域得到广泛应用，然而，如何制备高性能的柔性电极材料一直是该领域的重要课题之一。
凹凸棒/纳米纤维素复合气凝胶因其独特的结构和优异的性能而成为一种具有潜力的柔性电极材料。
凹凸棒是一种碳纳米材料，具有较高的导电性和机械强度。
纳米纤维素是一种从纤维素基质中提取的纳米级纤维，具有较大的比表面积和优异的拉伸性能。
将凹凸棒与纳米纤维素复合，可以充分发挥两者的优势，提高材料的导电性和机械柔韧性。
在制备凹凸棒/纳米纤维素复合气凝胶柔性电极材料的过程中，首先需要制备凹凸棒和纳米纤维素的原料。
凹凸棒可以通过碳纳米管的热解、溶胶-凝胶法或电化学沉积等方法制备。
纳米纤维素的制备主要通过纤维素的纳米化处理或纳米纤维素的溶胶旋涂等工艺实现。
然后，将凹凸棒和纳米纤维素以适当的比例混合，并加入溶剂进行均匀分散。
最后，将混合物制备成所需形状的气凝胶，过程中需要使用模具或采用3D打印等方法进行造型。
制备完成的凹凸棒/纳米纤维素复合气凝胶柔性电极材料可以进行后续的表征和性能测试。
凹凸棒/纳米纤维素复合气凝胶材料的优点之一是其在导电性能方面的出色表现。
凹凸棒具有良好的导电性，可以提高材料的导电通路，从而提高电极的导电性能。
纳米纤维素则可以增加材料的比表面积，有利于电子传输的扩散和传导。
通过合理设计复合比例和制备工艺，可以实现凹凸棒和纳米纤维素之间的优化相互作用，进一步提高材料的导电性能。
此外，凹凸棒/纳米纤维素复合气凝胶材料还具有良好的机械柔性。
由于纳米纤维素的添加，材料的柔韧性得到了显著增强。
纤维素的起到支撑和增强作用，有效防止了凹凸棒的聚集和堆积，提高了材料的拉伸强度和弹性模量。
因此，凹凸棒/纳米纤维素复合气凝胶材料可以抵抗大范围的变形和拉伸，适应各种形状的电子器件的需求。
Mg2Ni纳米贮氢合金电极的电化学性能
１６ 中国工程 物理研究院科技年报 ８
图 １
与 ｙ２ 关系 图 ｌ的 ／
图 ２ 经多 次充放 电循 环 的纳米 ＭｇＮ 合 金 电极 的循 环伏安 曲线 ２ｉ
ＭｇＮｉ ￣ 纳米 合金 电极充／ 电过 程计 时 电位 曲线表 明：ＭｇＮｉ 放 ２ 纳米合 金 电极充 电过程（ 阴极还 原过程） 包 含两 个还 原阶 段 的波形 ，放 电过程（ 阳极氧 化过 程） 也包含 两个 步骤 。 纳米 ＭｇＮｉ ２ 氢化 物 的 ＤＳ — Ｇ 分析 表 明：样 品的失重 曲线 分为两 段 ，对 应 ＤＳ 曲线 上 ２９５℃和 ＣＴ Ｃ ４． ３４６＂的两 个吸热 峰 ，这 对应 于 ＭｇＮｉ ５． １ ２ ２Ｉ － ｈ的两 步离解 反应 ：
显，电极响应开始越来越接近不可逆 电极反应 ， 根据不同电极过程 的循环伏安判据 ， 以推断 Ｍｇ 纳米 可 ￣ Ｎｉ 贮氢合金 电极的电化学反应是介于可逆体系和非可逆体系之 间的准可逆过程，也就是说 电化学反应过程 中，电荷迁移速率（＜Ｏ４ｍ・ ） ｋ ｌ－ｃ ｓ 慢，电极表面上即使有 电化学反应活性物质存在，也难以完全进行反应 。
用 三 明治式 夹层 电极来 进行 电化 学 性 能测试 。
８１ ＭｇＮ 纳米贮氢合金 电极 的电化学性 能 －３ ２ｉ
张 玲 周晓松 彭述 明 龙兴贵
测定了 Ｍｇ ｉ ２ 纳米贮氢合金 电极在扫描速率 份 别为 １ ，２ ，４ ，８ ，１０ Ｖ ｓ Ｎ ０ ０ ０ ０ ６ ／时的循环伏安 曲线 。 ｍ
Ｍ ｇ Ｎｉ － ２ Ｈ４ － ｇ Ｎ ｉ Ｈ２ Ｍ ｇ Ｎｉ Ｈ２ ￣Ｍ ２ Ｈ ２ ＋
纳米 ＭｇＮｉ氢 化物 的脱氢 反 应从 １２１℃开始 ，比传统 方法 制备 － ９ ２ ７－ ７℃） 降 了约 ７ － ２ 下 ５℃ 。
中国科大纳米多孔V2O5电极材料研究取得新成果
ｆ ｎ ｅ ｔ １ ，４ １２ １ ），以及 证 明了纳米 光学逻 辑 Ｎａ ｏ Ｌ ｔ ． ｌ ７ （ ０ 】 １
此 前 ，该研 究小组 与 中国科大 ９ １ 校友 、加州 大学 河 ２２
单 元的 片上可集 成性 ［ ｔ Ｃ ｍｍｕ Ｎａ ． ｏ ｎ．２，３ ７ ｄ ｉ １ 滨分 校殷 亚 东教 授课题 组 合作 设计 制备 了具 有多 孔结 构 的 ８ ｏ ： ０．
月 ２ 日在线 发表 在 Ｓｍａ １（ ０ １ ＤＯＩ ｌ １ ０ ： ２／Ｓ １ 属 纳米 线手 性表 面等 离激 元 可用 于设计 宽带 可调 的 纳米 圆 ０． ０ ｍｌ ．
２ ｌ０ ８ ８ 上 。 ０ ｌ０ ３ ）
偏 振光光 源 ，即纳 米尺度 的 １ ／４波 片 ，可用于在 纳 米尺度
这一 特性 为光学 芯片 的高 密度集 成奠 定 了理 论基 础 。
该 研究 小组 在前 期研 究工作 的基 础上 ，采用静 电喷雾
Ｏ亚 近年 来 ，中科 院物理研 究所 ／北 京凝 聚态物理 国家实 沉 积装置 合成 了一种 由三维多 孔 Ｖ， 微米球 构成 的钒 氧
验室 （ ） 红 星研 究组 围绕基于 金属纳 米线 的集成纳 米光 化 物 薄膜材 料 。该 薄膜 材料 作为 正极 材料 应用 于锂 离子 电 筹 徐
研 究 员课题 组在 稀 土掺杂 半导 体 纳米 晶研 究方 面取 得新 进 螺旋地 向前传 播 。 圆偏振 光的产生 原理类 似 ， 与 手性 表面等
展 。 研究小 组采用一 种巧 妙的技 术路线 ， 该 成功实 现 了稀 土 离激 元也是 由两个具 有 固定 丌 ／ 相位差 且相 互正交 的分量 ２
０ （２ ，４ ６ ２ ０ ）、基于纳 米线 网络构筑 的全光路 由器和 均 为 ６分 钟 ）下 ，电 池 在 ２ ０次 充放 电循 环 后 仍 能 稳 定 放 出 １ ） １ ８（０ ９ ］ ｍ １ ｇ 信号 分离器 ［ ｎ ｅｔ ０ ５ ， ｌ ５ （０ ｏ１ 逻辑 回路 １ ０ Ａｈ 的 容 量 。 Ｎａ ｏ Ｌ ｔ ．１ （ ） ９ ０ ２ ｌ ） 及
利用电化学方法制备纳米材料
利用电化学方法制备纳米材料随着纳米科技的不断进步和应用，纳米材料的制备和性能研究引起了人们的广泛关注。
其中，电化学方法作为一种重要的制备技术，可以高效、低成本地制备出高品质的纳米材料。
本文将介绍电化学方法的基本原理和应用，以及其在纳米材料制备中的操作流程。
一、电化学方法的基本原理电化学方法即是利用电化学反应在电极上制备材料的一种方法。
它通过将反应物溶解在电解质溶液中，然后在电极上加上外电势，使反应在电极表面上进行。
在这个过程中，反应物电离成离子，然后在电极上和电子相遇，产生化学反应，最终得到所需的纳米材料。
二、电化学方法的应用电化学方法广泛应用于纳米材料的制备中，包括金属、合金、氧化物、碳材料和半导体等多种材料。
例如，电化学沉积法可以制备纳米金属薄膜，电化学蚀刻法可以制备复杂结构的纳米管和纳米棒，还有电抛光和电化学氧化法等。
三、电化学方法在纳米材料制备中的操作流程1. 电极的制备首先，需要选定适合所需纳米材料制备的电极。
常用电极有玻碳电极、金片电极、铂片电极等。
在制备过程中，电极的表面要求平整，无明显缺陷，以减小对纳米材料制备的干扰。
2. 电解质的选择和制备电解质的选择对纳米材料的制备至关重要。
通常情况下，电解质要求纯度高、稳定性好、易溶解、不含有害物质等。
例如，对于制备纳米金属，一般采用含金离子的酸性电解质溶液。
3. 电极表面的处理在开始电化学反应前，还需要对电极表面进行处理。
这通常涉及电极的清洗和表面修饰。
清洗过程中，要求严格控制清洗液的浓度和清洗时间，以防止清洗后电极表面的粗糙度增加。
表面修饰可以在电极表面形成一层特定的化学物质，增强反应的方向性和选择性。
4. 电化学反应此时，可以开始电化学反应。
在反应中，要求控制电极的电位和电流密度，以控制反应速率和产物纳米材料的尺寸。
此外，也需要注意反应的温度、PH值、气体气氛等因素对反应过程的影响。
5. 材料的分离和纯化在得到纳米材料后，还需要对其进行分离和纯化。
纳米材料在电池领域中的应用
纳米材料在电池领域中的应用随着人们对环保意识的日益提高，越来越多的人开始关注能源的可持续性发展。
而在能源领域，电池是一个非常重要的组成部分。
电池的性能和寿命的延长一直是电池研发领域的重点。
而近年来，纳米材料在电池领域中的应用逐渐受到重视。
一、纳米材料在电池领域中的应用电池的性能可以通过一些物理性能参数来衡量，如：能量密度、功率密度、电化学活性表面积等。
而在这些物理性能参数中，纳米材料在电池领域中的应用主要在以下几个方面：1、增强电化学反应活性在电池中搭载纳米材料能增加电极的有效电化学活性表面积，增强电化学反应活性。
例如，用纳米二氧化钛涂覆锂离子电池的电极表面，可以提高锂离子电池的电化学性能。
因为纳米二氧化钛比普通二氧化钛具有更大的比表面积和更好的电子传输效率，使锂离子在电极表面的活性位点上得到更好的反应。
2、提升电池的导电性纳米材料还能够提升电池的导电性。
例如，将纳米碳管添加到电极材料中，可以提高锂离子电池的导电性，改善电极材料电容性能和电池充电速率。
3、增加电池的容量纳米材料还可以通过增加电极材料的比表面积来增加电池的容量。
例如，纳米钛酸锂的比表面积可以达到100 m^2/g，将其应用于锂离子电池的正极中，可以提高电池的容量。
4、提高电池的循环寿命纳米材料中的粒径越小，电池的循环寿命就越长，因为粒径小的纳米材料可以缓解电极材料的容积膨胀和收缩，减少电极材料的物理破坏。
例如，纳米硅可以应用于锂离子电池的负极材料中，提高电池的循环寿命。
二、利用纳米材料开发新型电池纳米材料在电池领域中的应用不仅仅是优化现有电池的性能，还可以用于开发新型电池。
例如：1、纳米锂硫电池传统的锂离子电池随着循环次数的增加，其容量和循环寿命都会逐渐降低。
而锂硫电池由于具有较高的理论能量密度和较低的成本而备受瞩目。
但是，锂硫电池的商业化应用仍受到电池容量和循环寿命方面的限制。
利用纳米材料制备的纳米锂硫电池能够有效地解决这些问题，提高锂硫电池的循环寿命和电池的能量密度。
一种MXene基磁性纳米复合传感电极及其制备方法和应用
发明名称一种MXene基磁性纳米复合传感电极及其制备方法和应用摘要本发明公开了一种MXene基磁性纳米复合传感电极及其制备方法和应用。
该方法包含：S1，将MXene的MAX相进行刻蚀处理；S2，以尖晶石类磁性材料作为修饰物和S1得到的MXene材料进行静电自组装复合，制备N‑MFO纳米材料；S3，将N‑MFO 纳米材料分散在乙醇/去离子水中形成悬浮液；然后，将该悬浮液滴在电极表面后采用Nafion溶液固定后自然风干，形成纳米复合传感电极。
本发明制备方法简单，反应条件温和，成本可控；得到的电极可用于对乙酰氨基酚和多巴胺检测，具有宽线性范围、高稳定性和低检测限等特点。
一种MXene基磁性纳米复合传感电极及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于对乙酰氨基酚和多巴胺的电化学传感器检测技术领域，具体涉及一种MXene基性纳米复合传感电极及其制备方法和应用。
背景技术[0002]作为一种常见的非炎症性解热镇痛药，对乙酰氨基酚(AP)的使用不应超过规定的剂量。
过量或长期用药会导致有毒物质在体内蓄积，最终对肾脏和肝脏造成损害。
一般来说，当人体内的AP含量超过150μg·mL‑1时，人体就会产生明显的毒性反应。
此外，多巴胺(DA)是儿茶酚胺神经递质之一，它能有效清除细胞代谢产生的某些有毒自由基和活性氧化物。
DA的浓度水平在肾脏、荷尔蒙、心血管和中枢神经系统中至关重要，并对人类生活产生重大影响。
体内DA浓度处于异常水平可能导致各种疾病，包括抑郁症、精神分裂症和帕金森氏病。
如今，已经有多种方法用于测定药物和生物液体中的AP或DA，如分光光度法、滴定法、化学发光法、毛细管电泳法、高效液相色谱法、气相色谱法、比色法以及电化学技术。
在上述的这些重要技术中，电化学方法因其简单、方便、成本效益低和易于操作而在检测多种物质方面引起了广泛的关注。
因此，构建一个高效、快速的电化学传感器来检测DA和AP是非常必要的。
目前，对于测量AP和DA的双功能传感器的工作很少，而且用于电化学传感器的改性电极通常具有线性范围窄、稳定性差、检测限不够低等缺点。