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本文将纳米技术和电化学储能器件相结合,制备新型有机-无机纳米杂化的电化学电容器电极材料和燃料电池质子交换膜材料,为提高新型电化学电源的性能提供技术基础。
一方面,按照其电化学储能机理不同,设计和合成新型可控的纳米金属氧化物材料以及制备碳材料和导电聚合物的纳米杂化材料。探讨材料合成的机理,并利用透射电镜,红外光谱和拉曼光谱等方法对材料进行表征。探讨了电极和器件的制作工艺和测试方法。发现利用两相法合成的水合氧化钌纳米粒子具有丰富的形貌,可控的尺寸,良好的溶解性,其单电极比电容可达到840F/g,高于目前报道的大部分氧化钉的比电容,有望作为电极材料应用于电化学电容器中。
另一方面,以表面活性剂作为模板,利用溶胶一凝胶路线辅助浸涂法制备一系列Nafion/介孔SiO2复合材料。利用扫描电镜,红外光谱等方法表征了Nafion/介孔SiO2复合膜结构和性能,重点考察了其甲醇渗透性能和质子导电性能,并探索制备工艺与复合膜性质之间的关系。发现某些样品可以提高Nafion膜的质子电导率,同时降低膜的甲醇透过率,样品S(5)具有最优化的质子电导和甲醇透过性能。Nafion膜表面的介孔二氧化硅层有效地改善了膜性能。复合膜的制备方法简单易行,有利于其在直接甲醇燃料电池中的应用。