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?jī)?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(duì)其生長(zhǎng)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(jí)的催化劑膜。其中，溶液濃度對(duì)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(jí)，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(guò)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(jí)電容器性能泡沫鎳基底上生長(zhǎng)的取向碳納米管陣列膜電極的交流阻抗測(cè)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(guò)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(zhǎng)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(yáng)能電池（DSSCs）對(duì)電極材料的應(yīng)用通過(guò)將熱CVD法制備的納米碳粉（碳對(duì)電極A）、炭黑粉體（碳對(duì)電極B）、非取向多壁碳納米管（碳對(duì)電極C）和HF-RF-PECVD法制備而成的取向碳納米管陣列膜（碳對(duì)電極