（类）钙钛矿结构氧化物纳米纤维的高温电化学性能

Nanofibers of complex oxides were prepared by electrospinning technology combining template regulation method. Through rational selection of raw materials type and their ratio and the parameters of electrospinning and heat treatment process, we can obtain morphology controllable nanomaterials, such as nanowires, nanotubes, nanobelts and nanofibers. The achievement of multi-level microstructure can be realized by introducing different types of soft or hard template in the spinning precursor. Fabrication the solid oxide fuel cell cathode with these nanofiber materials and exploration the relationship between morphology regulation and cathode performance can reveals the laws between the synthesis process, microstructure and the material properties. Through studying the cathode reaction mechanism, we can provide the theory basis for the design and development of new electrode materials

将静电纺丝技术与模板调控技术相互结合，制备氧化物纳米复合纤维。通过合理选择纺丝液类型、原料配比、静电纺丝以及热处理工艺参数，制备形貌和尺寸可控的纳米线、纳米管、纳米带等纳米纤维材料。通过在纺丝液中引入不同类型的软、硬模板，在纤维结构的基础上进一步实现多层次微结构的复合。以上述纤维材料作为固体氧化物燃料电池阴极，探索形貌调控与阴极材料性能的关联，揭示合成工艺-微结构-材料性能之间的规律，研究阴极反应机理，为新型电极材料的设计开发提供理论依据

电极的微观结构是决定电池电化学性能的一个重要因素。本项目通过合理调控静电纺丝工艺参数，实现了纳米纤维材料的形貌和尺寸可控制备，揭示了合成工艺-微结构-材料性能之间的规律，并进一步将微观结构设计的概念拓展到三维多孔电极的制备，探索在固体氧化物燃料电池以及金属-空气电池中的应用潜力，为设计开发新型电极材料提供理论依据。研究发现静电纺丝前驱体中无机盐和高聚物的浓度是决定纤维最终形貌的关键因素。纤维电极的网络状多孔结构为载流子的快速传输和气体的扩散提供快速通道，因而极化电阻RP值大幅度降低，其中CGO复合量为10%的PLNCG纳米纤维阴极RP最小为0.08 Ω•cm2，700度最大功率密度达到253 mW•cm-2，是一类很有研发价值以及良好应用前景的SOFC阴极材料。研究发现所有的纤维电极体系中均未观察到氧扩散和吸附过程引起的极化现象，这表明纤维电极的丰富多孔结构极大的促进了氧扩散过程，体现出纤维电极的优点。金属有机骨架材料（MOFs）具有结构多样、多孔及大的比表面积，作为电极材料具有天然的优势。在这样的思想指导下，我们以ZIF-67和HKUST-1为骨架材料，采用简单的热解法制备了一系列钴基和铜基纳米材料，并对其ORR/OER以及葡萄糖传感性能进行研究。结果表明，由ZIF-67热裂解得到的Co@Co3O4/CN RDCs具有很好的ORR/OER双功能催化性能，OER和ORR间的电位差ΔE为0.79 V，且500次循环测试后电流密度仅微弱衰减，超过文献报道的高性能双功能催化剂。在铜基无酶葡萄糖电化学传感性能研究中，发现CuNi@C无酶葡萄糖传感器比Cu@C表现出更宽的检测范围，最大检测浓度能达到10.3 mM，灵敏度达到 143.6 A mM-1，在医疗和食品加工领域作为原位葡萄糖浓度检测传感器有广泛的应用前景。