取向納米碳管的制備及納米碳電極材料的研究.pdf

1、本論文主要研究內(nèi)容如下： 1.取向碳納米管陣列的制備與實(shí)驗(yàn)參數(shù)對其生長的影響采用旋涂法和磁控濺射法，分別在硅片、普通玻璃片、石英片等基底上制備催化劑膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以硅片為基底，旋涂Fe（NO3）3、Co（NO3）2和Ni（NO3）2溶液烘干熱分解后，在N2-H2環(huán)境下處理30min可以得到分布均勻、粒徑為納米量級的催化劑膜。其中，溶液濃度對催化劑顆粒分布密度的影響較大，1mol/L的Ni（NO3）2溶液制備的催化劑顆粒分布密

2、集且均勻，粒徑在30～50nm之間，適合用于制備取向碳納米管陣列膜。采用磁控濺射法在硅基底上制備Fe催化劑膜。實(shí)驗(yàn)表明，催化劑顆粒隨濺射時(shí)間的增加而分布更加密集，粒徑也隨之增加。當(dāng)濺射時(shí)間為10min時(shí)制得的催化劑膜分布均勻，粒徑在納米量級，制得的取向碳納米管陣列膜分布致密，且方向性好。取向碳納米管陣列膜與催化劑顆粒大小、催化劑種類、襯底溫度、沉積時(shí)間，以及氣體流量比等參數(shù)，都有著重要的的關(guān)聯(lián)。通過實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)分析，制備取向碳納米管陣列

3、膜的適宜工藝條件為：氣壓：28Pa，氣體質(zhì)量流量比：CH4：N2：H2=150：25：25，襯底溫度：500℃，射頻功率：200W，反應(yīng)時(shí)間：60min； 2.導(dǎo)電基底取向碳納米管陣列膜的超級電容器性能泡沫鎳基底上生長的取向碳納米管陣列膜電極的交流阻抗測試結(jié)果顯示，在頻率較低時(shí)表現(xiàn)出較為理想的電容特性，高頻段曲線圓弧表明取向碳納米管的內(nèi)阻比較大，約為141.6Ω。 通過研究取向碳納米管的循環(huán)伏安特性和恒流充放電特性，碳納

4、米管具有理想的雙電層特性。在200mA/g的充放電電流下，獲得了90.7F/g的比容量。電極的比容量在經(jīng)500次循環(huán)之后保持率為91.4％，充放電效率接近95％，表現(xiàn)出較長的循環(huán)壽命和良好的循環(huán)穩(wěn)定性； 3.碳材料作為染料敏化太陽能電池（DSSCs）對電極材料的應(yīng)用通過將熱CVD法制備的納米碳粉（碳對電極A）、炭黑粉體（碳對電極B）、非取向多壁碳納米管（碳對電極C）和HF-RF-PECVD法制備而成的取向碳納米管陣列膜（碳對電極