多孔纳米碳纤维作为质子交换膜燃料电池微孔层的性能

质子交换膜燃料电池膜电极中的微孔层结构对改善体系的水管理能力，提升膜电极的整体性能发挥重要作用。本文通过静电纺丝和后续热处理的方法制备了多孔纳米碳纤维（PCNF），并以此构建膜电极的微孔层。与炭黑颗粒作为微孔层呈现出紧密堆积结构不同，由PCNF搭建的微孔层结构疏松呈现三维贯通状。膜电极的发电测试表明，以多孔纳米碳纤维作为微孔层（MPL-PCNF）的膜电极其最大功率密度达70.0mW/cm²，远高于炭黑颗粒为微孔层（MPL-CB）的膜电极（58.1mW/cm²），而没有微孔层（Ref）结构的膜电极最大功率密度仅为27.7mW/cm²，显示出PCNF作为微孔层材料的明显优势。     

高性能碳基储能材料的设计、合成与应用

电化学储能器件的性能很大程度上决定于其电极材料。碳材料具有来源广泛、化学稳定性好、易于调控、环境友好等优点，被广泛应用于各类能量存储系统，但仍存在能量密度低、倍率性能差等问题。本文从碳材料孔结构调控、杂原子掺杂、与金属氧化物复合三个角度，综述了构建高性能碳基储能材料的设计合成策略，介绍了其在锂/钠离子二次电池、超级电容器等领域的研究进展，对几种方法策略的优缺点进行了总结，并对未来的研究方向进行了展望。本文对高性能碳基储能电极材料的设计开发具有积极意义。     

锂-二氧化碳电池阴极催化剂的研究进展

锂-二氧化碳电池通过捕获、转化二氧化碳为储能物质，既可以减少二氧化碳排放量又可以作为创新的储能装置，引起了研究者们的广泛关注。本文简单介绍了锂-二氧化碳电池的工作机理、发展历程和目前研究存在的难题，通过对研究工作的总结、电池性能的对比，将不同类型的催化剂进行了系统的分类和简单的概括，综述了催化剂的设计理念和研究现状，提出了催化剂目前存在的难题与挑战，并展望了催化剂未来的发展方向。本文主要针对锂-二氧化碳电池阴极催化剂的最新研究进展进行了详细的阐述，指出高效的阴极催化剂是促进锂-二氧化碳电池电化学反应动力学、降低充电平台和过电势的关键所在。     

镍基MOF电极材料物理超声改性及电化学性能

采用水热法合成了以4,4′-联苯二甲酸(BPDC)为配体的Ni-金属有机框架(MOF),利用低成本、无污染的物理超声法在不改变Ni-MOF晶体结构的前提下对其进行改性,使块状Ni-MOF表面产生孔隙,改善Ni-MOF表面微/纳米结构,提高其电化学性能。通过扫描电子显微镜(SEM)图、X射线衍射(XRD)谱、循环伏安(CV)曲线和恒电流充放电(GCD)曲线分析了改性前后Ni-MOF的微结构形貌和电化学性能。结果表明,经过超声处理后,Ni-MOF的比表面积从40.6 m^2·g^-1增加到65.8 m^2·g^-1,平均孔径从12 nm增加到22 nm。在0.5 A·g^-1电流密度下,超声处理后Ni-MOF电极比电容从420 F·g^-1增加到515 F·g^-1,提高了22.6%,电荷转移电阻明显降低,从25.11Ω降低到15.51Ω。因此,物理超声法可有效改善Ni-MOF表面微/纳米结构,提高其电化学性能。     

燃料电池空气电极的孔道结构调控

燃料电池是将化学能转化成电能的装置，其空气电极催化层的设计，既要包含丰富的、易于接近的反应活性位，也要具备高度连通的电子、质子以及反应物、产物传质通道，因此电极必须具有特定三维几何结构形貌和有序分布的各功能化孔道，确保催化活性位得以充分利用以及反应可以连续进行。针对催化剂孔道的几何结构调控，本文调研了最近报道的一系列研究工作，从模板法、高温相变法、模板/相变复合方法以及基于金属有机框架材料进行孔道设计等四种主要方法出发，综述了该领域的最新研究进展。     

掺硼金刚石薄膜电极及其在环境中的应用

掺硼金刚石薄膜电极(BDD)电极具有良好的导电性、极宽的电化学窗口、非常低的背景电流、极高的物理和化学稳定性及抗腐蚀性能等特性引起了人们极大地关注。本文综述了BDD的制备、理化性质及其在环境中的几个重要应用。     

介孔Al_2O_3修饰电极用于2,5-二甲基苯酚的电化学测定

在水热条件下,以铝盐为原料,利用PEG 2000为模板剂合成η-Al2O3(PEG)介孔纤维,通过透射电子显微镜(TEM)对介孔材料进行表征。以介孔η-Al2O3为修饰剂,制备介孔η-Al2O3修饰玻碳电极。采用伏安法研究了缓冲溶液、修饰剂用量等响应条件对2,5-二甲基苯酚电化学行为的影响。实验结果表明以p H 3.60 HAc-Na Ac缓冲溶液为支持电解质,修饰剂量为10μL,扫描速度为0.1 V/s,富集时间为4 s,在2.0×10-5~7.0×10-4mol/L的范围内,峰电流与2,5-二甲基苯酚浓度呈良好线性关系。峰电流与扫速的平方根成线性关系,说明2,5-二甲基苯酚在修饰电极上的反应过程是受扩散控制。所提出的新方法用于模拟废水中2,5-二甲基苯酚的测定,回收率在98.2%~103.8%,说明建立的新方法准确、可靠。     

聚合物修饰电极在生化分析中的应用

聚合物修饰电极是化学修饰电极中一个重要的分支,也是当前研究较多、应用较广的一种电化学传感器。聚合物修饰电极具有灵敏度高、准确性好、分析速度快、成本低和操作简单等特点,已广泛应用于电分析化学领域。本论文中,简述了聚合物修饰电极在生化分析中的应用。