等离子体增强原子层沉积碳化铁薄膜及其电催化性能的研究

发布时间：2020-07-17 08:36

【摘要】：近年来,铁基及其化合物以其独特的物理与化学性质引起了人们的广泛关注。例如,在能源转换过程中表现出良好的性能,如氧还原反应、电催化、电池和超级电容器等。此外,高饱和磁化强度和稳定性使碳化铁纳米材料在生物医疗及磁存储等方面得以应用。通常,碳化铁纳米材料主要采用还原渗碳法、热分解法、化学气相沉积等方法进行合成。然而在目前的合成路线中,所伴随的高温等复杂过程导致碳化物颗粒的大小和形态难以控制,且多数报道中碳化铁纳米粒子主要是碳材料合成过程中的副产物。本论文以Fe(~(tBu2)AMD)_2或Fe(~(tBu2)DAD)_2为前驱体,氢等离子体为共反应物,通过等离子体增强原子层沉积成功制备了碳化铁薄膜。研究沉积温度、放电时间对薄膜成分、结构及性能的影响。此外,Fe(~(tBu2)DAD)_2前驱体在150-230℃间发生热分解,利用脉冲化学气相沉积成功制备了金属铁薄膜。主要取得以下结果:(1)首次使用Fe(~(tBu2)AMD)_2前驱体,利用氢等离子体增强原子层沉积技术成功制备碳化铁薄膜。在较宽的温度窗口(80-210℃)下,该薄膜表现出良好的逐层生长行为,生长速率为0.041 nm/cycle。研究了沉积温度、放电时间对薄膜成分与结构的影响,且在沉积温度90℃下,将该高纯、连续、平滑的碳化镍薄膜共形地沉积于导电碳布上进行了电化学析氢性能的研究。(2)首次使用Fe(~(tBu2)DAD)_2前驱体,利用等离子体增强原子层沉积技术制备碳化铁薄膜。在温度窗口80-130℃下,薄膜的生长速率为0.068 nm/cycle。在沉积温度为90℃时,将该碳化铁薄膜沉积于导电碳布上进行了电化学析氢性能的研究。此外,研究了Fe(~(tBu2)DAD)_2前驱体分别以氢气或氢等离子体作为反应物时,在热分解温度(150-230℃)脉冲化学气相沉积薄膜形貌、成分、结构的变化。并初步研究了该薄膜掺杂一定比例碳化镍的电化学析氧性能。
【学位授予单位】：北京印刷学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.2

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本文编号：2759216