耿文博

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014000)

1 新型二維碳碳納米材料在離子電化學(xué)和新能源生物存儲(chǔ)電池領(lǐng)域的應(yīng)用

1.1 在鋰離子生物電池材料領(lǐng)域的應(yīng)用

新型納米材料的出現(xiàn)促進(jìn)了我國(guó)電化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，電化學(xué)是基于化學(xué)反應(yīng)和離子效應(yīng)，新型納米材料多種多樣，其中包含了太多的微型材料以及反應(yīng)池，新型二維碳碳納米材料在電化學(xué)領(lǐng)域起到很關(guān)鍵的作用，它的應(yīng)用能夠推動(dòng)鋰離子生物電池的制造，新型二維碳碳納米材料應(yīng)用在生物電池的生產(chǎn)過程中主要是因?yàn)椴牧洗嬖诘膬?yōu)勢(shì)，因?yàn)殡x子電化學(xué)的發(fā)展需要在反應(yīng)池進(jìn)行離子反應(yīng)，以此達(dá)到電化學(xué)的發(fā)展。普通的離子電化學(xué)材料的工作涉及的電流相當(dāng)微小，這樣降低了電化學(xué)開發(fā)的效率，與此同時(shí)普通離子材料在應(yīng)用過程中會(huì)涉及一些高能量的產(chǎn)生，但是由于材料本身難以存儲(chǔ)這些反應(yīng)能量，導(dǎo)致整個(gè)電化學(xué)過程出現(xiàn)能源浪費(fèi)現(xiàn)象。但是新型二維碳碳納米材料能夠彌補(bǔ)這些材料的缺點(diǎn)，應(yīng)用這種新型的納米材料可以釋放出相當(dāng)大的電流，提高了電化學(xué)反應(yīng)效率的同時(shí)還可以進(jìn)行能量回收存儲(chǔ)，這樣降低了整個(gè)反應(yīng)能量的消耗，提高了新型二維碳碳納米晶體材料的實(shí)用性和性價(jià)比。由于新型二維碳碳納米晶體材料存在較大的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)前已經(jīng)將它應(yīng)用在電化學(xué)發(fā)展領(lǐng)域當(dāng)中，既能夠降低整個(gè)電化學(xué)的反應(yīng)成本還能夠制作出性價(jià)比較高的離子電池?，F(xiàn)在我國(guó)的發(fā)展速度越來越快，作為人口數(shù)量大國(guó)，大量的電子產(chǎn)品的普及為離子電池制作領(lǐng)域帶來了更大的壓力，對(duì)此必須加大對(duì)電化學(xué)領(lǐng)域的管理和投入，這樣才能夠滿足大眾對(duì)離子電池的需求，保證人們的生活質(zhì)量不會(huì)受到影響。新型二維碳碳納米晶體材料具有很大的開發(fā)優(yōu)勢(shì)，所以必須加大力度應(yīng)用在鋰離子電池的生產(chǎn)當(dāng)中，通過形成高電流以及高能量的電池，滿足人們的需求。

1.2 超級(jí)光學(xué)電容器應(yīng)用領(lǐng)域

當(dāng)前社會(huì)發(fā)展越來越偏向于全面性，為了提高我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的增長(zhǎng)效率，我國(guó)積極更新發(fā)展方向，進(jìn)行全方位發(fā)展以提高我國(guó)的綜合國(guó)力，帶動(dòng)整個(gè)國(guó)家的發(fā)展和進(jìn)步。超級(jí)光學(xué)電容器的研發(fā)主要是為了解決大型工程的用電問題，大型工廠在進(jìn)行工作的過程中，需要使用到高功率大型供電設(shè)備，但是對(duì)于大型的加工工廠而言，安全是發(fā)展的重中之重，企業(yè)在施工的過程中涉及大量的安全性問題，對(duì)于電化學(xué)領(lǐng)域而言，超級(jí)光學(xué)電容器的存在在一定程度上為企業(yè)的發(fā)展提供了安全用電保障。超級(jí)光學(xué)電容器可以保證企業(yè)的用電安全，它能夠很好地控制電流大小的轉(zhuǎn)變過程，同時(shí)內(nèi)部的一些安全保險(xiǎn)等設(shè)施發(fā)現(xiàn)用電事故的時(shí)候能夠觸發(fā)到本身具備的保險(xiǎn)設(shè)施，立刻進(jìn)行自動(dòng)斷電處理，保證了企業(yè)用電的安全性。超級(jí)光學(xué)電容器還具有本身的優(yōu)勢(shì)，它是通過新型納米材料研究而成，通過將不同類型的離子進(jìn)行混合利用，形成對(duì)比鮮明的陰極和陽(yáng)極電子反應(yīng)池，并且新型納米材料陽(yáng)極的化學(xué)穩(wěn)定，具有很好的氧化性，能夠幫助陽(yáng)極很好地得到電子，形成高電流的反應(yīng)池。超級(jí)光學(xué)電容器在應(yīng)用的過程中還具備一些實(shí)質(zhì)性的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槔玫叫滦偷募{米材料，使得整個(gè)電容器的充電時(shí)間變得更短，功率的變化幅度更大，更重要的是電容器的使用壽命變得 更長(zhǎng)。

2 新型二維發(fā)光納米材料在新型電化學(xué)傳感器材料領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 新型電化學(xué)傳感器材料優(yōu)點(diǎn)

在新型電化學(xué)傳感器材料的發(fā)展領(lǐng)域當(dāng)中，新型二維發(fā)光納米材料的存在能夠推動(dòng)整個(gè)電化學(xué)領(lǐng)域的開發(fā)利用進(jìn)程，進(jìn)行研究開發(fā)的過程中首先要考慮到材料的實(shí)用性和安全性，任何研究開發(fā)過程中會(huì)涉及一些安全問題，由于涉及大量的工作人員以及資金，并且電化學(xué)發(fā)展涉及更多的化學(xué)產(chǎn)品，對(duì)此必須保證整個(gè)研發(fā)過程的安全，新型二維發(fā)光納米材料的能夠提高整個(gè)應(yīng)用質(zhì)量，保證傳感技術(shù)的安全指數(shù)。從實(shí)用性方面對(duì)新型二維納米技術(shù)進(jìn)行分析，首先它的使用成本較低，并且將應(yīng)用到電化學(xué)傳感器的制作過程中不會(huì)為環(huán)境帶來更大的壓力。新型二維納米材料的工作效率較高，在使用的過程中受到的限制較小，所以當(dāng)前已經(jīng)被推廣到全社會(huì)，許多企業(yè)都會(huì)應(yīng)用到新型納米材料進(jìn)行傳感器的制作。

2.2 進(jìn)行光電介質(zhì)抗氧化性能檢測(cè)

人體富含著大量的生物活性物質(zhì)，在人體代謝功能良好的前提下，這些活性生物的氧化速率較慢，但是隨著人的年齡越來越大導(dǎo)致人體代謝變慢，加快了活性生物的氧化，就會(huì)出現(xiàn)機(jī)體病理狀況。新型光電檢測(cè)抗氧化劑的檢測(cè)技術(shù)具有高效的優(yōu)勢(shì)，在開發(fā)的過程中需要的技術(shù)支持較小，同時(shí)測(cè)量效果相當(dāng)準(zhǔn)確，這樣就可以幫助人體檢測(cè)自身細(xì)胞的氧化功能。

3 新型二維化碳納米材料在生物電解能催化反應(yīng)領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 電催化析氧

電催化析氧主要是通過生物燃料電池的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，利用電解質(zhì)和電解池的功能實(shí)現(xiàn)電催化析氧，新型二維碳碳納米材料在電化學(xué)領(lǐng)域起到很關(guān)鍵的作用，它的應(yīng)用能夠推動(dòng)生物電解催化反應(yīng)的進(jìn)行。普通的離子電化學(xué)材料的工作涉及的電流相當(dāng)微小，這樣降低了電化學(xué)開發(fā)的效率，與此同時(shí)普通離子材料在應(yīng)用過程中會(huì)涉及一些高能量的產(chǎn)生，但是由于材料本身難以存儲(chǔ)這些反應(yīng)能量，導(dǎo)致整個(gè)電化學(xué)過程出現(xiàn)能源浪費(fèi)現(xiàn)象。由于新型二維材料的催化性質(zhì)，就可以在反應(yīng)的過程中實(shí)現(xiàn)氧氣的調(diào)用和調(diào)控，突出材料的氧化供能，同時(shí)受到反應(yīng)物質(zhì)活性的影響，存在氫氣泄漏的問題，構(gòu)成一定程度上的浪費(fèi)，但是利用新型的二維納米材料就能夠很好地存儲(chǔ)其中的氣體，并且相對(duì)其他的化學(xué)電解催化劑而言，新型納米材料的成本相當(dāng)?shù)?，并且使用效率較高。

3.2 電池的催化和加氫原理氫氣燃料

將新型二維納米材料應(yīng)用到電化學(xué)領(lǐng)域可以提高發(fā)展效率，同時(shí)保證了社會(huì)的全面發(fā)展。電池的催化和加氫原理是一種非常清潔環(huán)保、可持續(xù)的化學(xué)能源利用承載體，因?yàn)闅錃獗旧淼慕Y(jié)構(gòu)具有極高的化學(xué)能量分子密度，它被許多世界同行公認(rèn)為最具發(fā)展?jié)摿σ彩翘娲祟悅鹘y(tǒng)催化燃料的最佳選擇之一。制作氫氣的方法相當(dāng)多，但是有一些方法只適用于在實(shí)驗(yàn)室制取氫氣，并不適合應(yīng)用在企業(yè)制作過程中，在制取氫氣的時(shí)候應(yīng)該考慮到成本和材料環(huán)保性，其中采用電解氫化水制氫的技術(shù)具有清潔環(huán)保、產(chǎn)出的電解氫化水質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。新型二維納米材料的存在能夠提高工業(yè)氫氣制作效率，保證電池的催化，并且還可以高效率地應(yīng)用氫氣燃料，新型納米材料的使用成本較低，便于從電池催化環(huán)節(jié)得到更大的經(jīng)濟(jì)效益，并且還可以保證安全。

4 結(jié)語(yǔ)

未來的研究將集中于現(xiàn)代電化學(xué)各個(gè)領(lǐng)域中的幾個(gè)難題。介紹了二維新型納米材料在現(xiàn)代電化學(xué)領(lǐng)域中的突出技術(shù)優(yōu)勢(shì)，回顧了許多領(lǐng)域的最新發(fā)展，例如鋰電池，超級(jí)量子電容器，電化學(xué)和高分辨率硅墨水以及光電化學(xué)傳感器。二維固體納米材料的推廣應(yīng)用前景與展望如下：

1）促進(jìn)二維固體納米材料的廣泛推廣應(yīng)用。

2）深刻理解二維固體納米材料在各種化學(xué)領(lǐng)域的化學(xué)反應(yīng)催化機(jī)理，需要結(jié)合更多的分子原位化學(xué)表和特征分析技術(shù)。

3）單-的二維固體納米材料化學(xué)性能十分受限，需要合理研究設(shè)計(jì)具有異質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)材料來從而促進(jìn)其化學(xué)性能的充分發(fā)揮。

4）在各種電化學(xué)催化材料領(lǐng)域，提高二維固體納米材料的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性，增加其活性劑的位點(diǎn)十分重要。