TiN-TiO2@Ti复合纳米电极的构建及其对偏硼酸盐体系的电化学行为研究

TiN-TiO2@Ti复合纳米电极的构建及其对偏硼酸盐体系的电化学行为研究

摘要：本研究主要介绍了一种新型的TiN/TiO2@Ti复合纳米电极的构建方法，并探究了其在偏硼酸盐体系中的电化学行为。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等技术表征了复合纳米电极的结构与形貌。同时利用循环伏安法（CV）、交流阻抗法（EIS）和恒流充放电法研究了偏硼酸盐体系中复合纳米电极的电化学行为。结果表明，复合纳米电极具有优异的电化学活性和循环性能，能够有效催化偏硼酸盐体系的电化学反应。

关键词：TiN/TiO2@Ti复合纳米电极；偏硼酸盐体系；电化学行为；构建方法；电化学活性；循环性能

1.引言

偏硼酸盐体系在能源存储、传感器和催化剂等领域具有重要的应用价值。传统的偏硼酸盐电化学体系需要较高的电化学催化剂，以提高反应效率。因此，开发高效的电化学催化剂对于促进偏硼酸盐体系的研究和应用至关重要。近年来，复合纳米电极材料由于其优异的电化学活性和循环性能而引起了广泛关注。

2.实验方法

2.1复合纳米电极的制备

首先，利用溶胶-凝胶法制备TiO2纳米颗粒。将钛酸四丁酯（Ti(OBu)4）溶解在无水乙醇中，并加入适量的盐酸催化剂，搅拌混合均匀形成透明溶液。然后，在室温下缓慢滴加去离子水，生成白色胶体溶胶。继续搅拌反应1小时，得到白色凝胶。将凝胶放入烘箱中干燥12小时，然后研磨成细粉末。

将制备得到的TiO2粉末与氮化钛（TiN）纳米颗粒按一定比例混合，再加入适量的聚乙烯醇（PVA）溶液，搅拌制备成均匀的混合物。将混合物放入模具中，用模具压制形成均匀的复合纳米电极片。

2.2复合纳米电极的表征

使用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察复合纳米电极的形貌和结构。利用X射线衍射（XRD）分析复合纳米电极的晶体结构和晶格参数。

2.3电化学行为研究

采用循环伏安法（CV）、交流阻抗法（EIS）和恒流充放电法研究复合纳米电极在偏硼酸盐体系中的电化学行为。CV测试利用工作电极在一定的电压范围内循环扫描，观察电流响应以了解电极表面的电化学反应。EIS测试通过测量复合纳米电极在不同频率下的交流电阻来研究其电化学反应动力学。恒流充放电法利用外加恒定电流进行充电和放电过程，以评价复合纳米电极的储能性能。

3.结果与讨论

3.1复合纳米电极的结构与形貌

SEM和TEM观察结果显示，复合纳米电极由许多纳米颗粒组成，并具有较大的比表面积。XRD分析结果表明，复合纳米电极为晶体结构，具有相应的晶格常数。

3.2电化学行为研究结果

CV测试结果显示，复合纳米电极在偏硼酸盐体系中表现出较高的氧化和还原峰电流，表明其具有较高的电化学反应活性。EIS测试结果表明，复合纳米电极在偏硼酸盐体系中具有较低的电荷传递电阻和较大的电荷传递速率。恒流充放电法测试结果显示，复合纳米电极具有较高的比容量和较低的内阻。

4.结论

本研究成功构建了一种新型的TiN/TiO2@Ti复合纳米电极，并研究了其在偏硼酸盐体系中的电化学行为。实验结果表明，复合纳米电极具有优异的电化学活性和循环性能，可用于提高偏硼酸盐体系的电化学反应效率。该研究为开发高效的偏硼酸盐电化学催化剂提供了重要参考。

致谢：感谢实验室成员对本研究的支持和协助本研究成功构建了一种新型的TiN/TiO2@Ti复合纳米电极，并通过CV、EIS和恒流充放电法等方法研究了其电化学行为。结果显示，复合纳米电极具有较大的比表面积和晶格常数。CV测试结果表明其具有较高的电化学反应活性，EIS测试结果显示其具有较低的电荷传递电阻和较大的电荷传递速率。恒流充放电法测试结果显示其具有较高的比容量和较低的内阻。综上所述，复合纳米电极在偏硼酸