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化学硕士开题报告纳米化学硕士开题报告纳米纳米技术的应用现状已经涉及到了社会的许多层面，在化学中又有怎样的使用呢?论文题目：纳米多孔镍管及复合薄膜电极的制备和电化学性能研究一、选题背景能源是人类活动的物质基础，社会的发展离不开优质能源的开发和有效利用。自工业革命以来，能源的开发与利用、能源和环境安全，已经成为全世界共同关心的问题。同时，消耗天然矿物能源(化石燃料)所产生的废气污染、全球气候变暖及环境污染等问题也日益严峻，引起了全球的广泛关注，也是当今社会急需解决的重大问题。因此迫切需要开发出高效，清洁无污染的优质能源，如太阳能、风能、氢能、核能等。目前，上述可循环清洁能源的发展取得了一定的成果，然而如何高效利用开发出来的可再生能源，将其转换为移动电子产品，电动车和电力系统可应用的能源，一直是研究者的研究重点，因此能量的存储是又一个关键技术。目前，能有效的将各种能源转化为电能，并进行能量储存与转换的装置有许多，如燃料电池，锂离子电池和电化学电容器超级电容器(sipercapacitors)，又称电化学电容器(electrochemicalcapacitors)，或功率电容器(powercapacitors)，是一种新型的储能装置，具有可快速充放电，循环寿命长，功率密度高，对环境友好，使用温度范围宽等特点，其储能性能介于二次电池和传统电容器(金属静电电容器和电解电容器)之间[3-7]。如图1.1所示，铅酸电池、锂离子电池等二次电池具有较高的能量密度(120-200Whkg-i)，但是其功率密度相对较低，一般为0.4-3kW-kg_i，且循环寿命较短(<1000)。同二次电池相比，超级电容器(包括双电层电容器和法拉第赝电容器)，具有相对较低的能量密度(5-10Wh-kg),但是具有非常高的功率密度(5-30kW_kg_i)和较长的循环寿命，表现出超过10万次的超长循环稳定因此，超级电容器的这些储能特性能满足大功率电源的应用需求。如在电力系统，铁路系统，通讯应用等领域中超级电容器具有明显的优势，其在电动汽车领域的应用研究己经成为当今的热潮。在混合电动汽车中超级电容器可以用作车辆启动电源和牵引能源，提高汽车的启动效率，起到保护主蓄电池系统的作用。超级电容器具有电容性能是因为电极材料与电解质发生极化或化学反应会产生双电层电容或法拉第赝电容。因此，电极材料的优化和电解液的研究是发展超级电容器的主要方面。目前超级电容器的电极材料可分为碳材料、导电聚合物材料和过渡金属氧化物材料。其中过渡金属氧化物/氧氧化物复合电极材料的应用和應电容概念的提出，促使电化学电容器的能量密度有了较大的提升，满足了高功率密度、大能量密度的能量存储需求，从而加速了超级电容器的发展应用[17]。超级电容器的类型较多，按照储能原理，超级电容器可分为三类：双电层电容器(electricaldouble-layercapacitors)，法拉第應电容器(Faradicpseudocapacitors)和混合电容器(hybridcapacitors)。二、研究目的和意义随着对清洁，可持续的能源需求的日益扩大，使得具有高功率密度，稳定持续的能量密度，长循环寿命的电化学电容器储能装备得到大力的发展和广泛的应用。而提高电化学电容器的储能性能主要在于电极材料的优化。上文中谈论的材料主要是碳材料，导电聚合物，以及金属氧化物。对于碳材料，高比表面积和合理的细孔分布已经实现，并且已经投入市场应用，但其电容值依然比较低。对于导电聚合物，虽然显示出高的比电容，但因其容易在充电/放电过程中发生膨胀，致使其循环寿命不长。而金属氧化物，不仅具有较高比电容还具有较好循环稳定性，表现出较为优越的电化学性能。如Rvi02就具有较好的电容电能，但其价格昂贵，商业化的应用还比较局限。因此研宄廉价，性能优越的`电极材料对促进超级电容器的发展及商品化应用具有重大意义。三、本文研究涉及的主要理论18世纪中叶，人们就已经制造出莱顿瓶进行电能的存储，这是最早的电能存储装置。到19世纪末，德国物理学家Helmholtz(亥姆赫兹)提出了界面双电层理论，开启了超级电容器的研究热潮;在界面双电层模型的基础上，Gouy和Chapman对其模型理论进行了改善和补充,提出了Gouy-Chapman双电层模型;随后Stern将上述两种模型结合起来，细致地将电解液离子的分布划分成两个区域(Stern层和扩散层)，形成了现在的超级电容器模型理论。Stern认为，在电极/溶液界面存在着两种相互作用(剩余电荷的静电作用和电极与各粒子间的短程作用)，使得正负相异的剩余电荷相互靠近，紧贴电极表面排列，形成了Stern层;又因为粒子的热运动，导致溶液中的带电粒子不能完全紧贴电极，形成了具有分散性的扩散层.双电层电容器(electricaldoub