【摘 要】
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超级电容器的发展为柔性可穿戴设备提供了基础,如血糖、汗液和p H监测仪等。对于这些器件来说,电极材料非常重要,但目前电极材料单一应用的研究还不足以满足多功能化的需求。虽然镍钴硫化物（Ni Co S）被认为是具有良好赝电容性能和催化葡萄糖氧化能力的双功能材料,但其较低的导电性和较差的循环稳定性限制了其在超级电容器和非酶葡萄糖传感中的应用。构树可再生、成本低且杂原子含量丰富,是制备生物质衍生的氮掺杂碳
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超级电容器的发展为柔性可穿戴设备提供了基础,如血糖、汗液和p H监测仪等。对于这些器件来说,电极材料非常重要,但目前电极材料单一应用的研究还不足以满足多功能化的需求。虽然镍钴硫化物（Ni Co S）被认为是具有良好赝电容性能和催化葡萄糖氧化能力的双功能材料,但其较低的导电性和较差的循环稳定性限制了其在超级电容器和非酶葡萄糖传感中的应用。构树可再生、成本低且杂原子含量丰富,是制备生物质衍生的氮掺杂碳量子点（NCDs）和多孔碳的理想原料。本研究利用构树衍生的NCDs来调整Ni Co S的结构和电化学活性,对基于所制备的NCDs/Ni Co S复合材料构建的混合超级电容器（HSC）性能和电化学非酶葡萄糖传感器性能作了进一步研究。为多功能新型纳米复合材料的设计提供了新途径,提升了生物质材料在能量储存与电化学传感中的应用价值。主要研究结果如下:（1）以构树为原料制备了NCDs,并以NCDs、四水合乙酸镍和四水合乙酸钴为原料,通过水浴制备了NCDs掺杂的镍钴氢氧化物乙酸盐前驱体。再用硫代乙酰胺通过水热硫代成功制备了NCDs掺杂的硫化镍钴活性纳米复合材料（NCDs/Ni Co S）。研究了最佳的Ni-Co比例和NCDs掺杂量,共制备了12种不同的NCDs/Ni Co S复合材料。通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等表征技术证明了NCDs均匀地掺入到Ni Co S中。筛选到NCDs/Ni2Co1S-50复合材料具有最佳的比电容和倍率性能,其电容行为由表面电容效应和扩散控制两者协调控制。在电化学阻抗（EIS）测试中,NCDs/Ni2Co1S-50具有最低的电荷转移电阻（Rct=0.08Ω）。在恒电流充放电（GCD）测试中,NCDs/Ni2Co1S-50在1 A/g电流密度下具有764.1 C/g的比容量,在20 A/g的高电流密度下具有71.7%的容量保持率,在4500次充放电循环后仍保有初始容量的84.6%。（2）以NCDs/Ni2Co1S-50为正极材料,本研究制备的构树衍生的氮磷共掺杂多孔碳（NPBC）为负极材料,组装了混合超级电容器。所制备的HSC器件工作电压达到1.6 V,在695.6 W/kg的功率密度下具有36.5 Wh/kg能量密度。在10000次充放电循环后,HSC器件的容量仅损失了3.5%,每个循环均有96%以上的库仑效率,且循环测试后其Rct值仅增长了0.72Ω。NCDs/Ni2Co1S-50和NPBC的相互结合扩大了HSC器件的工作电压,提升了HSC器件的稳定性。此外,HSC器件在对绿色LED供电实验中展现出良好的实际应用能力。（3）构建了一种基于NCDs/Ni2Co1S-50修饰的传感器用于电化学非酶葡萄糖检测的准确、灵敏和快速的新方法。所制备的传感器在葡萄糖检测中表现出小于1 s的快速响应能力,在10～5000μmol/L的葡萄糖浓度范围内,检测出的电流强度与葡萄糖浓度线性相关,线性回归方程为I（28）68.31（10）0.5053?C glu（r（28）0.9968）,检测下限为0.38μmol/L。此外,所制备的传感器具有良好的稳定性、重复性和重现性,以及对多巴胺、抗坏血酸和尿酸等干扰物的抗干扰能力,选择性高。在实际样品的检测中,回收率在94.90～106.04%之间,表现出良好的应用潜力。所制备的非酶葡萄糖电化学传感器可用于实际样品中葡萄糖浓度的测定。
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