以電沉積金屬為催化劑的一維碳材料氣相生長(zhǎng)研究.pdf

1、碳材料具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能,分布廣而易得,而一維碳材料具有高的比表面積,良好的導(dǎo)電性。這些優(yōu)異的性能使得一維碳材料在燃料電池、化學(xué)傳感器、鋰離子電池負(fù)極材料等方面有很好的應(yīng)用價(jià)值。 一維碳材料在電極材料方面的應(yīng)用,通常要求一維碳材料(活性層)與集流板(電極基體)接觸性良好,降低接觸電阻以減少電極內(nèi)阻,改善電極的電化學(xué)性能,因此,希望實(shí)現(xiàn)一維碳材料在電極基體上的直接生長(zhǎng)。但是,當(dāng)前常用的催化劑制備方法(如基體法、粉末載體法和浮游法),不

2、適用于一維碳材料在燃料電池等電極上的直接生長(zhǎng)和組裝。針對(duì)以上問(wèn)題,我們改進(jìn)了催化劑制備方法:采用電沉積法在基體上直接沉積納米級(jí)催化劑。與前述方法比較,具有所需設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作、成本低、工藝成熟,同時(shí)可以通過(guò)控制電流大小、電沉積時(shí)間和不同電沉積方法來(lái)控制催化劑的分散、顆粒大小以及結(jié)構(gòu)。此外,改變電沉積液成分可電沉積出成分不同、組成均勻的催化劑,這對(duì)探究催化劑的成分及其含量對(duì)一維碳材料制備的影響及生長(zhǎng)機(jī)理均具有重要意義。這種直接生長(zhǎng)的一維碳

3、材料與基體結(jié)合力好,在燃料電池等電極材料領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作: (1) 首次以電沉積金屬鎳為催化劑,在石墨基體上成功實(shí)現(xiàn)了碳纖維的直接生長(zhǎng)。研究了不同電沉積液制備的鎳催化劑對(duì)碳纖維形貌的影響。結(jié)果表明:以瓦特鎳、光亮鎳和黑鎳為催化劑的碳纖維形貌分別為彎曲形、螺旋形和皺褶形;催化劑中硫元素及其含量是影響碳纖維形貌的主要因素。 (2) 首次以電沉積鐵為催化劑,采用經(jīng)典化學(xué)氣相沉積技術(shù)在石墨基體上成功實(shí)現(xiàn)納