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钒氧化还原流液电池自提出以来由于其具有寿命长,设计灵活,高的能量效率,维护费用低等优点以及广泛的用途越来越受到人们的重视,作为电池重要部件之一,电极和其相关的特性已成为钒电池研究和发展的关键,选择合适的电极材料,可以增加钒离子氧化还原电对的电化学活性,提高电池能量转换效率,因此研究具有较高电化学活性的电极材料是非常重要的。含氧官能团的存在以及良好的导电性都对钒电池正极氧化还原电对着较高的催化作用,本文通过水热法这种绿色简便的合成方法,合成两种带有含氧官能团的碳纳米材料,同时作为钒电池正极的电极催化材料。基于以上分析,我们对于钒电池电极材料的研究主要作了以下两个方面的工作:1、通过水热的方法利用葡萄糖还原氧化石墨烯(GO)制备了葡萄糖酸修饰的石墨烯(GA-GP)。一方面葡萄糖将氧化石墨烯还原成了石墨烯,另一方面其氧化后的产物葡萄糖酸还可以修饰在石墨烯上,这就赋予石墨烯表面丰富的含氧官能团使其能够均匀的分散在水溶液中,同时水热法是一种简单、无污染的制备方法。分别利用SEM、FT-IR、XRD、UV-Vis、XPS等技术手段对GA-GP的形貌和结构进行表征。由于石墨烯具有较高的导电性,而葡萄糖酸修饰后的石墨烯其上还带有丰富的含氧官能团,因此当GA-GP作为钒电池的正极电极催化材料就表现出较好的应用性能。将GA-GP修饰电极后以铁氰化钾溶液为探针测定了 GA-GP的基本的电化学性质,结果另外又在0.1M VOS04+2 M IH2SO4溶液中进行循环伏安测试,根据峰电流密度和峰位差来判断其在钒溶液中的电化学性能,同时又测定了 GA-GP的电化学阻抗谱。另外我们用GA-GP修饰的碳毡组装电池进行充放电测试,其池容量为80 mAh,要比GO修饰的碳毡大2倍;而其电压效率为91.6%,比GO修饰碳毡大10%,这就说明了 GA-GP可以作为钒电池正极的电极催化材料。2、通过水热的方法以二氰二胺为N源用羧酸化碳管(NT-COOH)合成了 N掺杂的碳管(N-CNT-COOH),该方法将N成功掺杂到碳纳米管的同时仍保持固有的含氧官能团,利用UV-Vis,FT-IR,XPS,TEM等技术手段对N-CNT-COOH的结构和形貌进行表征。水热处理后N-CNT-COOH具有较好的导电性并且其上仍带有含氧官能团,作为钒电池的电极材料可以表现出很好的应用性能。用N-CNT-COOH/GC修饰电极以铁氰化钾为探针测定了其基本的电化学性质,在0.1M VOS04+ 2M H2SO4溶液中进行循环伏安测试,根据峰电流和峰位差来判断其在钒溶液中的电化学性能,发现其峰电流变大,峰位差变小。同时又测定了N-CNT-COOH修饰电极的电化学阻抗谱。另外我们用N-CNT-COOH修饰的碳毡组装电池进行充放电测试,其电池容量为51 mAh,要比NT-COOH修饰碳毡大20 mAh。而电压效率可以高达91.4%,比NT-COOH修饰碳毡大10.2%,其能量效率为90.4%,说明N-CNT-COOH作为钒电池正极的电极催化材料有很好的应用性能。