复合电沉积法制备铜/碳纳米管复合薄膜及其形成机理研究

发布时间：2020-12-13 02:34

　　多壁碳纳米管（MWCNT）以其独特的力学、电学、化学特性以及一维分子结构,在未来复合材料领域中具有许多潜在的应用价值。如今,金属／碳纳米管复合材料由于具有比纯金属更优异的机械性能和导电性能而受到广泛的关注。本实验利用电沉积技术（直流电沉积、脉冲电沉积）从含有碳纳米管的酸性硫酸铜电镀液中制备了铜／碳纳米管复合薄膜。本文研究了电沉积过程中各项参数对复合薄膜效果的影响,如碳纳米管在复合电镀液中的浓度、电镀液pH值、电流密度、电沉积时间等。同时,本文通过Zeta电位测试、阴极极化测试、循环伏安测试和交流阻抗测试对碳纳米管与金属铜复合电沉积过程的形成机理进行了探讨。本研究还重点考察了第二相粒子在复合电沉积过程中的行为与作用,并详细描述了铜／碳纳米管复合电沉积的关键步骤。根据实验现象进行分析从而得出以下结论：脉冲电沉积相比直流电沉积而言,能够获得结构致密、碳纳米管含量较高且分散均一的铜／碳纳米管复合薄膜。正交实验的结果表明,最佳的工艺参数是：碳纳米管在复合电镀液中的浓度为1.0 g·L-1,脉冲电流Jp=20 A·dm-2,脉冲导通时间ton=40 ms,脉冲关断时间toff=960 ms。制得的... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 碳纳米管的研究概况
        1.2.1 碳纳米管的结构、性质及应用
        1.2.2 碳纳米管的纯化及分散性能研究
    1.3 碳纳米管复合材料的研究进展
        1.3.1 碳纳米管复合材料的种类及其应用
        1.3.2 金属/碳纳米管复合材料的制备方法
        1.3.3 铜/碳纳米管复合材料的制备及其应用
    1.4 纳米复合电镀
        1.4.1 纳米复合电镀的概念
        1.4.2 纳米复合镀层的影响因素
        1.4.3 纳米复合电镀的理论模型及其机理研究
    1.5 本课题的研究情况
        1.5.1 主要内容及意义
        1.5.2 难点分析
        1.5.3 创新性
第二章 碳纳米管的纯化及表面修饰
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料及仪器
        2.2.2 实验步骤
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 盐酸纯化碳纳米管
        2.3.2 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）修饰碳纳米管
        2.3.3 混酸修饰碳纳米管
    2.4 本章小结
第三章 直流电沉积法制备铜/碳纳米管复合薄膜
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料及仪器
        3.2.2 实验流程图及步骤
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 用盐酸纯化后的碳纳米管进行电沉积
        3.3.2 用聚乙烯吡咯烷酮修饰后的碳纳米管进行电沉积
        3.3.3 用混酸修饰后的碳纳米管进行电沉积
    3.4 本章小结
第四章 铜/碳纳米管复合薄膜的纳米复合电沉积机理研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料及仪器
        4.2.2 实验步骤
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 阴极极化曲线测试
        4.3.2 循环伏安测试
        4.3.3 交流阻抗测试
        4.3.4 铜/碳纳米管复合薄膜的电化学过程形成机理
    4.4 本章小结
第五章 脉冲电沉积法制备铜/碳纳米管复合薄膜
    5.1 前言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验原料及仪器
        5.2.2 实验流程图及步骤
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 晶体结构分析（XRD）
        5.3.2 表面形貌分析（SEM）
        5.3.3 组成成分分析（EDX）
        5.3.4 截面形貌分析（CP）
        5.3.5 性能表征
        5.3.6 脉冲电沉积参数对复合薄膜的影响
    5.4 本章小结
第六章 复合薄膜中碳纳米管相对含量的研究
    6.1 前言
    6.2 实验部分
        6.2.1 实验原料及仪器
        6.2.2 实验流程图及步骤
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 阳极溶解复合薄膜
        6.3.2 静电自主装法修饰碳纳米管
        6.3.3 复合电镀液中引入超分散剂聚丙烯酸（PAA）
    6.4 本章小结
第七章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书


【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米管增强铜基复合材料的制备技术研究[J]. 孙巍,李文珍.  铸造技术. 2008(01)
[2]碳纳米管在水中分散性能[J]. 庞真丽,蒋武锋,郝素菊,李朝旺.  河北理工大学学报. 2007(01)
[3]多壁碳纳米管的纯化及修饰[J]. 沈剑锋,黄玮石,吴利平,胡轶喆,李俊,叶明新.  材料导报. 2006(S1)
[4]碳纳米管的化工应用前景[J]. 李增新,孟韵,梁强.  现代化工. 2006(S1)
[5]碳纳米管的共价修饰[J]. 苑伟康,吴洪,姜忠义,许松伟.  有机化学. 2006(11)
[6]陶瓷/碳纳米管复合材料的制备、性能及韧化机理[J]. 沈军,张法明,孙剑飞.  材料科学与工艺. 2006(02)
[7]碳纳米管铜基复合材料的制备[J]. 许龙山,陈小华,吴玉蓉,潘伟英,徐海洋,张华.  中国有色金属学报. 2006(03)
[8]碳纳米管复合材料的研究应用现状与展望[J]. 郭铁波,杨庆祥.  燕山大学学报. 2006(01)
[9]纳米复合镀层的研究现状[J]. 蒋斌,徐滨士,董世运,王红美.  材料保护. 2002(06)
[10]电沉积镍-碳钠米管复合镀层的工艺研究[J]. 陈小华,王健雄,李学谦,李绍禄,邓福铭,成奋强.  表面技术. 2002(02)



本文编号：2913727