本书以金属电极材料为研究对象，对其电化学特性展开研究，积累了大量的实验数据。全书主要内容包括高效电活性材料形貌调控机理、分级空心结构过渡金属材料的合成及其电化学性能、笼状TMOs材料的设计合成及其电催化性能、β-氢氧化镍纳米片的电化学腐蚀制备及性能、空心贵金属纳米材料的制备及其在电化学传感器中的应用、多级笼状纳米活性材料的设计及在电化学传感器中的应用等。该系列研究对金属电极材料性能优化和可控制备有重要的参考意义。

当前，化石燃料的燃烧已造成了严重的环境问题，且化石燃料为能源，能源危机也成为人类所面临的严峻考验。储能器件作为清洁、可再生能源走向应用的桥梁，近半个世纪以来已经成为国际热点话题。


电化学电容器来出现的一种新型能源器件，其容量可达法拉甚至数千法拉，享有“电容器”之称。它弥补了电池及常规电容器的不足，兼有常规电率密度和电池能量密度高的优点，是一种新型、、实用的能量储存装置。作为一种新型的能量存储装置，电化学电容器因率密度高、电容量大、充放电过程简单及循环寿命长等优点而越来越受到人们的关注，在便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源、应急后备电源等许多领域都有应用，具有广阔的应用前景及巨大的经济价值，已成为世界各国研发的热点。


电极材料是决定电化学电容器性能的关键。作为电容器的核心组成，电极材料对电容器的性能起着决定性作用，因此开发廉价、高性能的电极材料，将是推动电容器产业化的重要途径。镍、钴离子具有高的电化学活性、良好的可逆氧化还原性，通过温和的方法能够实现镍、钴基化合物的微纳米制备，适合用作电容器电极材料。但现有的研究成果还不理想，制备集各种优良性能于一体的、具有性能的新材料是研究者的目标。因此，研究电极材料的结构及性质对电极电化学性能的影响具有十分重要的理论和现实意义。


本书作者以金属电极材料为研究对象，对其电化学特性展开研究，积累了大量的实验数据。全书共计7章，主要内括金属电极形貌调控机理、贵金属纳米电极的设计及其在电化学传感器中的应用、多级笼状纳米活性材料的设计及在电化学传感器中的应用、β-氢氧化镍片状电极的电化学性能研究等。该系列研究对金属电极材料性能优化和可控制备有重要的参考意义。


来化学电源方面的新材料、新工艺及新技术层出不穷，因此在写作过程中，既考虑到技术及理论的成熟性，也兼顾了技术的发展和展望。本书内容主结了作来在镍、钴基电容器电极材料领域的研展。本书的完成，离不开多年来在实验室工作过的研究生坚持不懈的努力，在此对他们表示感谢。写作过程中还参考来专业理论电化学、化学电源、电化学测量等内容，及国内外相关专著和一些文献资料，在此向各位作者一并致以诚挚的谢意，衷心感谢国内外同人们在电容器应用方面所做的工作。


本书由田亮亮、曾冲、宋静共同撰写，具体分工如下：


田亮亮（重庆文理学院电子信息与电气工程学院）：第3章~第7章，约19.602万字；曾冲（重庆文理学院电子信息与电气工程学院）：第1章1.4~1.8、第2章，约8.019万字；


宋静（过程工程）：第1章1.1~1.3，约0.99万字。


我们尽大努力去完成本书，但是由于水平有限，加之时间较为仓促，书中存在不当之处在所难免，敬请各位专家和学广大读者批评指正。


著 者


22年3月

第1章概述.


1.1电化学传感器概述


1.1.1电化学传感器的分类


1.1.2电化学传感器的特点


1.1.3传感性能指标。


1.2纳米材料的电化学应用


1.2.1电化学析氢（HER）.


1.2.2电化学传感。


1.2.3氧还原反应（ORR）.


1.3敏感材料的选择与形貌设计


1.3.1生物酶


1.3.2贵金属


1.3.3过渡金属


1.4常见的金属纳米催化剂


1.4.1过渡全属型纳米催化剂


1.4.2贵全属纳米催化剂


1.4.3纳米分子筛催化剂


1.5贵金属纳米材料


1.5.1贵金属纳米材料


1.5.2贵金属纳米材料的催化性能


1.5.3贵金属纳米材料在电化学传感器中的应用


1.6过渡金属纳米材料及结构设计


1.6.1过渡金属纳来活性修饰材料


1.6.2过渡金属纳米活性材料结构的设计


1.6.3过渡金属元素纳米的应用


1.7不同维度过渡金属电极材料的研展


1.维泡沫金属基电极


1.维碳基电极


1.维空心笼状自支撑电极材料


1.8基于石墨烯电化学传感器的研展


1.8.1石墨烯的制能化


1.8.2基于石墨烯的电化学传感器


第2章金属电极形貌调控机理


2.1高性能笼状空心纳米材料的设计合成及其电催化性能.…37


2.1.1实验概述


2.1.2PtPdCu笼状空心纳米材料的制备及其电催化活性研究


2.1.3Co,O笼状空心纳米材料的制备及其电催化


活性研究


2.2高性能核壳纳米材料的设计合成及其电化学性能


2.2.1实验概述


2.2.2Ni(OH)@MnO2笼状核壳纳米材料的制备及其


电催化性能研究


2.2.3 Ni(OH)2@MnO2CSA的制备及其电储能性能研究…67


2.3 高性能片状分级纳米电催化材料的设计合成及其性能


研究.


2.3.1实验概述


2.3.2 β-Ni(OH)2片状分级纳米材料的制备及其电催


化活性研究


……


第5章笼状分级过渡金属电极的合成及其电化学性能


S.I IECo(OI):NSa/CuS NCa的制备以实现对葡萄糖高灵敏度的检测


5.1.1实验试剂及仪器


5.1.2电化学测试方法


5.1.3结果与讨论


5.2 Co,S.@CuS@Co,S.HNBs的设计及在多巴胺电化学传感器中的应用


5.2.1 Cu2O@Co(OH)2纳米箱的制备


5.2.2 Co(OH)2@CuS@Co(OH)纳米箱的制备


5.2.3结果与讨论


5.3 CHNCs@Co,OaNPs@MnO2NSs制备及其在葡萄糖检测中的应用


5.3.1实验部分


5.3.2结果与讨论


第6章多级笼状金属纳米材料的设计及在电化学传感器


中的应用


6.1 Ni（OH）纳米笼@MnO2纳米片的设计及在DA电化学传感器中的应用


6.1.1实验部分


6.1.2结果与讨论


双层CuS纳米笼状结构的设计及在AA电化学传感器中的应用


6.2


6.2.1实验部分


6.2.2结果与讨论


6.3 Ni（OH）2@Co（OH）2核壳结构的构建及其在抗坏血酸电化学传感器中的应用


6.3.1实验


6.3.2结果讨论


第7章β-氢氧化镍片状电极的电化学性能研究


7.1β-氢氧化镍纳米片的制备以及作为无酶葡萄糖电化学传感器的应用


7.1.1样品制备过程与机理


7.1.2样品形貌结构表征参数设置


7.1.3样品电化学性能表征参数设置


7.1.4结果与讨论


7.2β-氢氧化镍纳米片经异质结匹配后作为电容器正极材料的应用


7.2.1电容器正极材料的制备过程与机理


7.2.2非对称电容器的负极材料制备


7.2.3对比样品的制备


7.2.4样品形貌结构表征参数设置


7.2.5样品电化学性能表征参数设置


7.2.6结果与讨论


参考文献

第1章概述


1.1电化学传感器概述


电化学传感器是由一个或多个能产生与被测组分性质相关电信号的敏感元件所构成的传感器，通过电化学分析检测电流、电阻或电位等电信号手段来测定体系中目标物质的含量。化学修饰电极作为电化学传感器的核心部件之一，其对电化学传感器的发展起到了关键性的作用。如何使化学修饰电极有选择性地按照人们所期望的反行，是亟需解决的关键问题。化学修饰电极的出现为解决此问题带来了可能，它是按照人们特定的意图，在电极表行分子设计和人工裁剪，将具有能性的物质修饰于电极表面，赋予电极优良和特能，从而提高其灵敏性、性和选择性。电化学传感器通常以化学修饰电极为工作电极（wo electrode)，为了确保工作电极在工作时保持恒定的电位，一般用参比电极(reference electrode)和对电极（counter electrode)组成三电极两回路的体系，如图1-1所示。


1.1.1电化学传感器的分类


电化学传感器按照不同的工作原理可分为不同的种类。按照转变方式和输出检测信号的不同，电化学传感器可分为电流型传感器、电导型传感器和电位型传感器，电流型传感器是将被测物发生氧化还原流过外电路的电流变化作为输出检测信号，来实现被测物的检测，主要研究电流间的变化，该电流与被测物浓度成正比；电位型传感器是将电解质溶液中的被检测物质在电极上产生的电动势变化作为输出检测信号，来实现被测物的检测，主要将化学反应转换为电信号，该电信号与被测物质的浓度对数成正比；电导型传感器是将电解质溶液中被测物的电导变化作为传感器的输出检测信号，主要根据电解质溶液中的被测物与电极之间的电阻变化，来实现被测物浓度检测的一种方法。按照传感器的制备过程是否有酶参与，又分为酶传感器和无酶传感器。按照被测物的不同，电化学传感器分为离子传感器、生物传感器和气体传感器，具体分类如图1-2所示。