雙通氧化鋁模板的制備及其在燃料電池中的應(yīng)用.pdf

1、作為多孔材料的一種，氧化鋁模板在近年來受到了眾多領(lǐng)域的研究工作者的關(guān)注。這不僅僅是因為它的高比表面積，更是因為它有著孔徑均一，排列有序，尺寸大小可控等優(yōu)點。氧化鋁模板上的孔間距大小統(tǒng)一，僅與氧化電壓有關(guān)；通過二次陽極氧化法或者是壓印法還可以得到局部甚至是大范圍排列有序的納米孔洞陣列。在納米材料飛速發(fā)展的今天，如何可控制備納米材料如納米點、納米線、納米管已成為人們進入納米領(lǐng)域后第一個需要解決的問題。而氧化鋁模板因其可控性被廣泛地用作模板來

2、制備各種納米材料，也有人利用氧化鋁模板的有序性來制備納米陣列或納米器件等。本文將圍繞氧化鋁模板的制備、應(yīng)用及由氧化鋁模板弓}出的氣體分子在納米孔洞內(nèi)部的存在狀態(tài)，分三部分進行詳細(xì)地討論。 第一部分為第一章。首先介紹多孔材料的發(fā)展歷史與狀況，然后簡單介紹燃料電池的原理、類型、發(fā)展現(xiàn)狀及其面臨的挑戰(zhàn)，重點從理論角度介紹了氧化鋁模板的形成機理及氧化鋁模板的發(fā)展現(xiàn)狀。 第二部分是實驗部分，共包含第二、三、四、五章。第三章主要探討

3、氧化鋁模板制備過程中前期的拋光處理及氧化電壓和反應(yīng)時間對制備氧化鋁模板的影響。通過對比我們發(fā)現(xiàn)氧化鋁模板的孔洞生長方向垂直于樣品表面，因此，表面平坦是制備管道相互平行的模板的首要條件。在以0.3M草酸為電解液，氧化電壓分別為40V、60V和120V時所制備的氧化鋁模板孔問距分別為100nm、150nm和300nm。氧化鋁模板的厚度隨著氧化時間增長而增厚，但當(dāng)模板的厚度增加到一定程度時，氧化鋁模板的生長速度和腐蝕速度達到平衡，模板停止增厚

4、。第四章介紹如何更好地控制去除氧化鋁模板阻擋層的過程。我們給出了一種簡單的電化學(xué)腐蝕方法。對樣品分別施加1V、2V、3V和4V的腐蝕電壓時發(fā)現(xiàn)腐蝕曲線十分類似。通過對腐蝕曲線的分析可以精確地控制去除阻擋層的過程。第五章介紹氧化鋁模板在催化劑載體方面的應(yīng)用。將氧化鋁模板碾碎成微米級的小顆粒后得到微米級大孔以及顆粒上的介孔并存的立體材料。經(jīng)導(dǎo)電處理及沉積上貴金屬Pd并制備成電極后，對其進行電化學(xué)測試，結(jié)果表明該立體電極能夠很好地解決催化劑傳

5、質(zhì)不暢的問題并大大提高了Pd/C電極對乙醇氧化的催化活性。 第三部分為第六章，介紹有關(guān)氣體分子在氧化鋁孔洞內(nèi)宏觀行為的理論推算。氧化鋁孔洞內(nèi)氣體分子的存在使得水溶液很難進入到氧化鋁模板孔洞中。其中的一大原因就是常溫常壓下孔洞內(nèi)部氣體分子的平均自由程遠(yuǎn)大于孔洞的直徑。經(jīng)推算，當(dāng)氣體分子的平均自由程遠(yuǎn)大于管狀容器的直徑時，該管將表現(xiàn)出自膨脹效應(yīng)。即管壁內(nèi)部受到的壓強是外部壓強的四倍，管壁將承受3個外部氣壓的氣壓差。若管的強度不夠管將