论文部分内容阅读
纳米材料由于其结构的特殊性而表现出独特的物理化学性质,作为电极材料在电化学领域比如传感器、光电催化等方面展现出巨大的应用潜力,但是目前以贵金属电催化剂为代表的纳米材料由于成本等问题极大地限制其大规模应用。镍基纳米材料由于价格低廉、储量丰富、催化性能优异等优点成为理想的替代材料。但如何实现负载型镍基纳米结构催化剂简易负载,以及如何构建高效催化剂-半导体光电催化体系仍然具有很大挑战。因此,针对目前负载型镍基纳米结构催化剂合成过程繁琐、形貌难以控制以及界面相容性差等问题,本文系统研究了负载型镍基纳米片催化剂的一步法制备工艺,并详细探究了复合电极材料结构与电/光电催化性能之间的关系。本文为理性设计、合成类似负载型纳米结构复合电极提供了重要思路和借鉴。主要内容如下:1.通过一步表面活性剂模板法制备了垂直于石墨片(GD)基底电极生长的NiO纳米片(s-NiO)阵列,并探究了其在无酶电化学葡萄糖传感器中应用。研究表明该复合电极所呈现的三维多孔纳米片阵列结构能够提供较多的催化活性位点和较大的电极-电解质界面接触面积,有效地提高了复合电极对葡萄糖的催化氧化性能:灵敏度高、检测范围宽、选择性和稳定性好。此外,进一步研究发现该三维多孔纳米片阵列结构能够提供足够开放的空间,有利于氧气泡的顺利释放,这对于复合电极的稳定性至关重要。2.采用简单的化学浴沉积法制备了 NiO/TiO2纳米阵列复合光阳极,并将其应用于光电化学葡萄糖传感器。研究表明:NiO纳米片薄层一方面可以有效地促进TiO2光电极表面光生载流子的快速转移;另一方面能够实现葡萄糖高效催化氧化。NiO/TiO2复合光阳极展现出优异的光电催化氧化葡萄糖性能,能够实现低偏压下对低浓度葡萄糖含量的定量检测,而且表现出极好的选择性和良好的稳定性。3.采用温和的电沉积法成功地制备了 NiFe(OH)x/BiVO4核-壳纳米结构复合光阳极,并探究了其光电催化分解水性能。研究表明NiFe(OH)x二维纳米片具有优异的电催化性能,能够有效地加速光阳极表面水氧化反应动力学,促进BiVO4光阳极表面空穴的利用,从而显著增强复合光阳极光电催化分解水性能。