新型二维纳米材料在电化学领域的应用

2020-01-12耿文博

化工设计通讯 2020年8期

耿文博

（内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头 014000)

1 新型二维碳碳纳米材料在离子电化学和新能源生物存储电池领域的应用

1.1 在锂离子生物电池材料领域的应用

新型纳米材料的出现促进了我国电化学领域的发展，电化学是基于化学反应和离子效应，新型纳米材料多种多样，其中包含了太多的微型材料以及反应池，新型二维碳碳纳米材料在电化学领域起到很关键的作用，它的应用能够推动锂离子生物电池的制造，新型二维碳碳纳米材料应用在生物电池的生产过程中主要是因为材料存在的优势，因为离子电化学的发展需要在反应池进行离子反应，以此达到电化学的发展。普通的离子电化学材料的工作涉及的电流相当微小，这样降低了电化学开发的效率，与此同时普通离子材料在应用过程中会涉及一些高能量的产生，但是由于材料本身难以存储这些反应能量，导致整个电化学过程出现能源浪费现象。但是新型二维碳碳纳米材料能够弥补这些材料的缺点，应用这种新型的纳米材料可以释放出相当大的电流，提高了电化学反应效率的同时还可以进行能量回收存储，这样降低了整个反应能量的消耗，提高了新型二维碳碳纳米晶体材料的实用性和性价比。由于新型二维碳碳纳米晶体材料存在较大的优势，当前已经将它应用在电化学发展领域当中，既能够降低整个电化学的反应成本还能够制作出性价比较高的离子电池。现在我国的发展速度越来越快，作为人口数量大国，大量的电子产品的普及为离子电池制作领域带来了更大的压力，对此必须加大对电化学领域的管理和投入，这样才能够满足大众对离子电池的需求，保证人们的生活质量不会受到影响。新型二维碳碳纳米晶体材料具有很大的开发优势，所以必须加大力度应用在锂离子电池的生产当中，通过形成高电流以及高能量的电池，满足人们的需求。

1.2 超级光学电容器应用领域

当前社会发展越来越偏向于全面性，为了提高我国经济水平的增长效率，我国积极更新发展方向，进行全方位发展以提高我国的综合国力，带动整个国家的发展和进步。超级光学电容器的研发主要是为了解决大型工程的用电问题，大型工厂在进行工作的过程中，需要使用到高功率大型供电设备，但是对于大型的加工工厂而言，安全是发展的重中之重，企业在施工的过程中涉及大量的安全性问题，对于电化学领域而言，超级光学电容器的存在在一定程度上为企业的发展提供了安全用电保障。超级光学电容器可以保证企业的用电安全，它能够很好地控制电流大小的转变过程，同时内部的一些安全保险等设施发现用电事故的时候能够触发到本身具备的保险设施，立刻进行自动断电处理，保证了企业用电的安全性。超级光学电容器还具有本身的优势，它是通过新型纳米材料研究而成，通过将不同类型的离子进行混合利用，形成对比鲜明的阴极和阳极电子反应池，并且新型纳米材料阳极的化学稳定，具有很好的氧化性，能够帮助阳极很好地得到电子，形成高电流的反应池。超级光学电容器在应用的过程中还具备一些实质性的优点，因为利用到新型的纳米材料，使得整个电容器的充电时间变得更短，功率的变化幅度更大，更重要的是电容器的使用寿命变得更长。

2 新型二维发光纳米材料在新型电化学传感器材料领域中的应用

2.1 新型电化学传感器材料优点

在新型电化学传感器材料的发展领域当中，新型二维发光纳米材料的存在能够推动整个电化学领域的开发利用进程，进行研究开发的过程中首先要考虑到材料的实用性和安全性，任何研究开发过程中会涉及一些安全问题，由于涉及大量的工作人员以及资金，并且电化学发展涉及更多的化学产品，对此必须保证整个研发过程的安全，新型二维发光纳米材料的能够提高整个应用质量，保证传感技术的安全指数。从实用性方面对新型二维纳米技术进行分析，首先它的使用成本较低，并且将应用到电化学传感器的制作过程中不会为环境带来更大的压力。新型二维纳米材料的工作效率较高，在使用的过程中受到的限制较小，所以当前已经被推广到全社会，许多企业都会应用到新型纳米材料进行传感器的制作。

2.2 进行光电介质抗氧化性能检测

人体富含着大量的生物活性物质，在人体代谢功能良好的前提下，这些活性生物的氧化速率较慢，但是随着人的年龄越来越大导致人体代谢变慢，加快了活性生物的氧化，就会出现机体病理状况。新型光电检测抗氧化剂的检测技术具有高效的优势，在开发的过程中需要的技术支持较小，同时测量效果相当准确，这样就可以帮助人体检测自身细胞的氧化功能。

3 新型二维化碳纳米材料在生物电解能催化反应领域的应用

3.1 电催化析氧

电催化析氧主要是通过生物燃料电池的化学反应进行，利用电解质和电解池的功能实现电催化析氧，新型二维碳碳纳米材料在电化学领域起到很关键的作用，它的应用能够推动生物电解催化反应的进行。普通的离子电化学材料的工作涉及的电流相当微小，这样降低了电化学开发的效率，与此同时普通离子材料在应用过程中会涉及一些高能量的产生，但是由于材料本身难以存储这些反应能量，导致整个电化学过程出现能源浪费现象。由于新型二维材料的催化性质，就可以在反应的过程中实现氧气的调用和调控，突出材料的氧化供能，同时受到反应物质活性的影响，存在氢气泄漏的问题，构成一定程度上的浪费，但是利用新型的二维纳米材料就能够很好地存储其中的气体，并且相对其他的化学电解催化剂而言，新型纳米材料的成本相当低，并且使用效率较高。

3.2 电池的催化和加氢原理氢气燃料

将新型二维纳米材料应用到电化学领域可以提高发展效率，同时保证了社会的全面发展。电池的催化和加氢原理是一种非常清洁环保、可持续的化学能源利用承载体，因为氢气本身的结构具有极高的化学能量分子密度，它被许多世界同行公认为最具发展潜力也是替代人类传统催化燃料的最佳选择之一。制作氢气的方法相当多，但是有一些方法只适用于在实验室制取氢气，并不适合应用在企业制作过程中，在制取氢气的时候应该考虑到成本和材料环保性，其中采用电解氢化水制氢的技术具有清洁环保、产出的电解氢化水质量好等优点。新型二维纳米材料的存在能够提高工业氢气制作效率，保证电池的催化，并且还可以高效率地应用氢气燃料，新型纳米材料的使用成本较低，便于从电池催化环节得到更大的经济效益，并且还可以保证安全。