以電沉積金屬為催化劑的一維碳材料氣相生長研究.pdf

1、碳材料具有穩(wěn)定的物理化學性能,分布廣而易得,而一維碳材料具有高的比表面積,良好的導電性。這些優(yōu)異的性能使得一維碳材料在燃料電池、化學傳感器、鋰離子電池負極材料等方面有很好的應(yīng)用價值。 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,改善電極的電化學性能,因此,希望實現(xiàn)一維碳材料在電極基體上的直接生長。但是,當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和組裝。針對以上問題,我們改進了催化劑制備方法:采用電沉積法在基體上直接沉積納米級催化劑。與前述方法比較,具有所需設(shè)備簡單、易操作、成本低、工藝成熟,同時可以通過控制電流大小、電沉積時間和不同電沉積方法來控制催化劑的分散、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,這對探究催化劑的成分及其含量對一維碳材料制備的影響及生長機理均具有重要意義。這種直接生長的一維碳

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)用價值。本文主要進行了以下幾個方面的工作: (1) 首次以電沉積金屬鎳為催化劑,在石墨基體上成功實現(xiàn)了碳纖維的直接生長。研究了不同電沉積液制備的鎳催化劑對碳纖維形貌的影響。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)典化學氣相沉積技術(shù)在石墨基體上成功實現(xiàn)納