Ni-C復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能的研究.pdf

1、自從富勒烯、碳納米管等新型碳材料被成功制備出來，碳材料便成為了人們研究的熱點。主要是由于碳材料的各項優(yōu)異性能，使得它得到了十分廣泛的應(yīng)用。最近，碳基復(fù)合材料同樣也得到了越來越多的關(guān)注，因為碳基復(fù)合材料在具備碳材料的優(yōu)異性能的同時，也彌補(bǔ)了碳材料在某些方面性能的不足，碳基復(fù)合材料性能的顯著改善使得復(fù)合材料具有非常大的潛在應(yīng)用價值。對于金屬/碳復(fù)合材料來說，在保留碳材料穩(wěn)定性等優(yōu)良性能的同時，由于金屬材料的加入使碳材料的導(dǎo)電性、比容量等性能

2、也得到大幅改善。因而金屬/碳復(fù)合材料在催化劑載體、吸附劑、儲氫、環(huán)境保護(hù)、電極材料等諸多方面都得到了應(yīng)用。
　　碳材料的制備有多種方法，如還原法、化學(xué)氣相沉積法、模板法和電弧放電法等。但它們存在安全性差、耗能高、操作復(fù)雜、產(chǎn)率低、成本高等不足之處。而水熱法是一種易于操作、反應(yīng)溫和、耗能少、產(chǎn)物純度高、安全環(huán)保、成本低的碳材料制備方式。水熱法制備碳材料可以用的原料也非常之多，如葡萄糖、蔗糖和纖維素等。纖維素是由葡萄糖構(gòu)成的聚合度非常

3、高的高聚物，大量存在于各種生物質(zhì)中，在自然界中的含量異常豐富。纖維素廉價易得、純度高，具備相當(dāng)?shù)难芯亢徒?jīng)濟(jì)開發(fā)價值。
　　本項目采用生物質(zhì)材料—纖維素為原料，采用水熱法制備碳材料，并通過添加金屬Ni制備了金屬/碳復(fù)合材料。具體考察纖維素為原料制備碳材料的制備工藝條件及制得的碳材料和金屬/碳復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能等。得到以下結(jié)論:
　　(1)在纖維素通過水熱碳化得到碳材料的實驗中，最佳的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間分別為300℃、1

4、2h，所制備的碳材料中以碳球為主，還有部分片狀和塊狀的組分，碳球尺寸為5-7μm左右，大小比較均一，分散性較好;所制備的碳材料為無定型態(tài)。
　　(2)以纖維素為碳源，金屬單質(zhì)Ni為鎳源，采用一步法制得的Ni/C復(fù)合材料微觀形貌呈類球狀，尺寸為約為1μm，大小均一，且分散性較好。在復(fù)合材料中，C以無定型態(tài)存在，而Ni以單質(zhì)的形式存在。
　　(3)纖維素水熱碳化產(chǎn)物和Ni/C復(fù)合材料二者表面都有羥基(-OH)、羧基（-COOH）