1、本文主要開展了三個方面的研究:1)研究了銦基(In2O3和ITO)納米線的合成以及材料表征;2)將納米線應用到了燃料電池的研究中,觀察納米結構對微生物燃料電池輸出特性的影響;3)利用第一性原理,對石墨烯和金屬氧化物的界面進行了一些理論研究。
　　在第一部分中,我們使用Au納米顆粒為催化劑,以In金屬顆粒和氧氣為反應源,采用VLS(vapor-liquid-solid)方法合成了單晶結構的In2O3納米線。我們探索了不同溫度下的合成

2、,實驗結果表明,源區(qū)的溫度在800℃,反應區(qū)的溫度在500℃時可以得到形貌較好的In2O3納米線。其直徑可以在20-100mm之間控制。我們利用了XRD,SEM和TEM的材料分析方法對其進行了表征。電學測量的結果表明,In2O3納米線的電阻為4.4×105Ω。此外,我們還利用In和Sn的金屬顆粒與氧氣為反應源,使用不同襯底,得到了直徑在100-200nm之間的ITO納米線。XRD的分析結果表明,在SiO2和FTO襯底上生長的ITO納米線

3、具有不同的摻雜機理。對于前者而言,Sn是以間隙型雜質存在于ITO納米線的晶格中,而對于后者,Sn是以替位性雜質存在。在TEM下對ITO納米線作STEM分析,其結果表明,Sn的摻雜比率在5％左右。
　　論文的第二部分,我們構造了微生物燃料電池,以實現(xiàn)化學能向電能的轉化。實驗中我們采用了綠膿桿菌為產(chǎn)電微生物,葡萄糖溶液為燃料,氧氣為電子接受者,對使用不同電極的燃料電池進行性能的測量。在電池的陽極部分,我們分別采用了平整的ITO玻璃,碳

4、纖維布和高密度的ITO納米線陣列作為電極。在陰極部分,則采用了負載有Pt納米顆粒的碳纖維布和負載Pt/RH納米顆粒的納米碳管陣列作為電極。實驗結果表明,使用納米結構將有效提高燃料電池的功率密度。使用高密度ITO納米線陣列為陽極,負載Pt/Ru納米顆粒的納米碳管做陰極的燃料電池可以達到64.46mW/m2的功率輸出,其內電阻僅僅為4kΩ。
　　在論文的第三部分,我們利用第一性原理對單層石墨烯和金屬氧化物之間的界面做了理論研究。其結果