1、隨著經濟的快速發(fā)展和社會的不斷進步，信息、能源和材料已經成為新科技革命的三大支柱產業(yè)。一方面，隨著信息產業(yè)的發(fā)展，平板電腦、移動電話和數碼相機等各種便攜式設備層出不窮，而這些便攜式電器高度依賴于高比能量、輕便、長壽命的電源;另一方面，由于化石燃料的枯竭以及由此帶來的環(huán)境污染問題，科學家們一直致力于開發(fā)新型可再生綠色能源。因此，成功開發(fā)廉價、高效、安全、環(huán)境友好的能源儲存系統顯得尤為重要。
　　在眾多的能源儲存系統中，電化學儲能裝置

2、具有顯著的優(yōu)越性，如高效性、多樣化和靈活性，是目前最有前景的手段之一。超級電容器和鋰離子電池則是當前最典型、應用最廣的電化學儲能裝置。無論是超級電容器還是鋰離子電池，所使用的電極材料都是整個系統的核心，它直接決定了產品的性能。而對于電極材料本身來說，微觀形貌、結構、電導率、比表面積等都對其性能的發(fā)揮起著重要的作用。
　　針對當前電極材料的不足，本文通過脫合金法、水熱法、回流法以及電沉積等方法制備了一系列具有三維納米多孔結構的電極材

3、料，并系統研究了電極材料的電化學性能，取得了如下創(chuàng)新性成果:
　　(1)采用一種新穎的脫合金法成功制備了三維納米多孔鈦，整個制備過程涉及鈦-鋅合金層的熱處理與堿溶過程。采用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)等手段對電極的形貌和物相結構進行了表征。研究表明，三維納米多孔鈦膜的厚度、孔徑及孔隙率可以通過改變前驅體熱處理溫度進行有效調節(jié)。
　　(2)進一步通過水熱法制備了三維納米多孔Ti/SnO2復合膜電

4、極，并將其應用到鋰離子電池負極材料。結果表明:三維多孔Ti/SnO2復合膜電極具有較高的儲鋰容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性，首次嵌鋰容量達616.0mAh·g-1，并且在50次循環(huán)后容量仍維持在470.5mAh·g-1。良好的電化學性能主要歸因于三維多孔復合膜中納米孔隙有效地緩解了鋰離子嵌入/脫出時引起的結構變化，而且納米氧化錫顆粒和多孔鈦基體的復合也減輕了電極材料的體積效應并改善了其導電性。
　　(3)通過高溫回流法將多孔Ti基體成功的

5、轉變?yōu)槿S網狀多孔TiO2薄膜。研究表明，多孔TiO2薄膜由內徑為5～10 nm、長度約為1.5μm的TiO2納米管相互纏繞形成三維網狀結構。當用作超級電容器電極材料時，氫化處理后的三維網狀多孔TiO2薄膜顯示了優(yōu)良的電化學性能，當掃描速率為100mV·s-1時，具有1.05mF·cm-2的比電容。此外，在100μA·cm-2的電流密度下進行1000次充放電后，仍具有93％的容量保持率。
　　(4)通過陽極氧化和高溫氮化法成功將三

6、維納米多孔Ti基體轉變?yōu)槿S納米多孔TiN基體，并采用電沉積法合成了多孔TiN-MnO2納米線復合材料。電化學測試表明，復合材料具有良好的電化學性能。所得電極在2A·g-1的電流密度下比電容高達875F·g-1;在更大的電流密度下(20A·g-1)比容量仍然有459F·g-1;并且在8A·g-1的電流密度下經過1000次循環(huán)后，仍具有78.4％的容量保持率。良好的電化學性能主要歸因于高導電的多孔TiN基體為復合材料提供了更快的電子傳導率