基于宏孔导电网络的钼酸钴纳米棒/石墨烯复合材料的超级电容与析氢性能研究

发布时间：2021-03-02 03:26

　　本课题组通过MEMS工艺,制备出三维多孔结构的硅微通道板（Si-MCPs）,这种材料因为其很高深宽比（孔径5μm,孔深220μm）,和有序的孔道排列,能够提供很大的比表面积,可以作为良好的电极基底材料,在超级电容与析氢方面具有很好研究和发展前景。为了改善硅微通道板的导电性,我们在硅微通道板表面及孔道生长一层均匀的镍颗粒得到宏孔导电网络（MECN）。我们以MECN作为基底材料,通过简单的水热法在MECN上引入碳元素,通过在氩气中退火,在MECN的表面与孔道中合成多层的纳米石墨烯（nanographene/MECN）,纳米石墨烯的引入不仅提高了电极的导电性,由于其自身所有的缺陷也为电极提供了更多的活性位点。继续通过简单的水热与退火,在nanographene/MECN生长了有序纳米结构的CoMoO₄纳米棒,最终得到CoMoO₄/nanographene/MECN复合材料电极。通过多种表征与电化学测试方法,探究CoMoO₄/nanographene/MECN复合材料电极的超级电容与析氢性能。我们得到,CoMoO₄

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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基于宏孔导电网络的钼酸钴纳米棒/石墨烯复合材料的制备流程

华东师范大学硕士学位论文1080℃的高温下进行干氧（15 分钟）-湿氧（20 分钟）-干氧（15 分钟）氧化，最终在硅片表面生长了 300 纳米左右的 SiO2掩蔽层。2.光刻我们使用图形为 3μm ×3μm方格阵列的掩膜版，通过曝光、显影等过程，在氧化好的硅片上得到掩膜版上的图形。然后将硅片放入 BOE 溶液（NH4F，HF，H2O体积比 1:2:3）中腐蚀未被光刻胶保护的方格中的二氧化硅，腐蚀完毕后去除硅片表面的光刻胶保护层。3.刻蚀诱导坑将 25%质量浓度的四甲基氢氧化铵放入水浴锅中加热到 85℃，然后将光刻好的硅片放入刻蚀 12 min。由于四甲基氢氧化铵对不同晶向的硅的刻蚀速度不同，所以将会刻蚀出类似与倒金字塔的诱导坑如图 2.2。

一边加上负电压，在饱和食盐水一边加上正电压，从而产生刻蚀电流。刻蚀会沿着诱导坑的尖端往前进行，经过 12 个小时左右的刻蚀，硅微通道板会自动从硅片上剥离。剥离下来的硅微通道板如图2.3所示：它的孔的大小大约为5μm ×5μm，深度约为 220μm，拥有极大的深宽比和比表面积，是三维电极支撑材料的良好选择。图 2.3 硅微通道板 SEM 图：a）俯视图，b）侧视图2.1.2 宏孔导电网络（MECN）的制备由于硅微通道板的导电性很差，所以我们便通过在其表面沉积一层金属镍来增强它的导电性[27,28]。我们通过无电镀方法沉积金属镍，所需的镀液主要包含六水合氯化镍（镍源）、氯化铵（络合剂）、次亚磷酸钠（还原剂）和氨水（调节 PH），沉积的原理可用下面的反应表达式表示[29]：Si + 2OH－+ H2O → SiO32-+4H 2-1H + H → H22-2


本文编号：3058507