阴极电沉积法制备ZnO及其特性研究

　第28卷第3期　2005年3月

合肥工业大学学报

(自然科学版)

JO U RN AL O F HEF EI UN IV ERSIT Y O F T EC HNO LO GY

Vo l.28No.3　Ma r.2005　

收稿日期:2004-07-01

作者简介:汪壮兵(1974-),男,安徽桐城人,博士,合肥工业大学副教授.

阴极电沉积法制备ZnO 及其特性研究

汪壮兵1

,　许小亮

2

(1.合肥工业大学理学院,安徽合肥　230009; 2.中国科学技术大学物理系,安徽合肥　230001)

摘　要:用ZnCl 2的非水二甲基亚砜溶液做电解液,采用阴极电沉积法在导电玻璃上制备出了一系列的ZnO 薄膜。实验发现ZnCl 2的浓度对ZnO 薄膜的光学性质有重要影响,ZnCl 2浓度依次为0.01mol /L 、0.03mol /L 和0.05mol /L 。当ZnCl 2的浓度为0.01mo l /L 时薄膜的光学性能最好,此时发射谱出现紫峰和绿峰。X RD 分析表明,薄膜是ZnO 的多晶结构。

关键词:阴极电沉积法;氧化锌;X 射线衍射谱;光致发光;发射谱

中图分类号:O484 文献标识码:A 文章编号:1003-5060(2005)03-0330-04

Fabrication of ZnO films by cathodic electrodeposition

and study of its characteristic

W AN G Zhua ng-bing 1

,　XU Xiao-liang

2

(1.School of Sciences ,Hefei University of Technology ,Hefei 230009,China ; 2.Dept .of Physics ,University of Science and

Tech nology of China,Hefei 230001,China)

Abstract :A series of ZnO films w as prepared by ca thodic electrodeposition o n N ESA glass substrate,and the dimethy lsulfoxide(DM SO)so lution,which contained ZnCl 2but no w ater ,w as used as the electro lyte.In o rder to make a com pariso n,th ree kinds o f concentra tion of ZnCl 2,0.01mol /L,0.03mol /L a nd 0.05mol /L ,w ere a pplied .It is found that the co ncentratio n o f ZnCl 2influences the cha racteristic of luminescence of the ZnO films.The characteristic o f luminescence of the film w as the best when the concentration of ZnCl 2was 0.01mol /L,and tw o peaks co rrespo nding to the v iolet peak and the g reen peak appeared in the spectrum .The X -ray diffraction (X RD )spectrum show s that the film go t is ZnO crystal .

Key words :cathodic electrodepositio n;ZnO;X-ray diffractio nspectrum;pho to luminescence spectrum;emission spectrum

短波长光电子材料和器件研究,在提高光通信带宽和光信息的记录密度方面有非常重要的应用,因此光致发光材料研究一直是人们关注的课题。ZnO 薄膜是一种具有六方结构的自激活宽禁带半导体材料,室温下的禁带宽度为 3.36eV ,它的激子结合能高达60meV,比同是宽禁带材料的ZnSe 和GaN 高出许多。ZnO 熔点高达1975℃,具有很高的热稳定性和化学稳定性,而它的制备温度很低,因此,作为室温短波长光电子材料有许多的潜在优点。

目前对ZnO 材料的研究已经非常广泛和深入。在薄膜制备方面,已经采用的方法有激光辅助的M BE 生长[1]

、电化学法[2]

、电泳法

[3]

及

MOCV D 方法[4]

等。对ZnO 薄膜的物理特性也进行深入研究,即ZnO 单晶的结晶状态[5]

、光学常数[6]

、光生伏特效应[7]

和电子的传输性质[8]

等。

1　实验原理和方法

用阴极电沉积法制备ZnO 薄膜的基本原理是以含锌盐的溶液作电解液,用溶液中溶解的氧气作为氧化物合成的氧源,在阴极上发生还原反应沉积得到ZnO 薄膜,其化学反应方程式为

Zn 2++12O 2+2e -→ZnO

根据热动力学原理,当给阴极施加低于标准电势的负电压时,阴极发生还原反应,衬底上得到ZnO 薄膜。电化学沉积法具有沉积速率高、可低温操作、成本低及适合大规模工业生产等优点,受到人们的重视。

实验分别用含有0.01mol /L,0.03mol /L 和0.05mol /L 的ZnCl 2的二甲基亚砜溶液作电解液,0.1m ol /L 的KCl 作辅助电解液,沉积前对导电玻璃进行清洗。首先用洗涤剂浸泡,用试管刷刷去表面有机物,然后用自来水冲洗干净,再将导电玻璃放入洗净的烧杯中倒入适量无水乙醇震荡清洗,然后在丙酮中超声10min,最后用去离子水冲洗干净。导电玻璃作衬底,衬底作阴极,其纯度为99.99%的铂片作阳极。两电极平行放置,距离为2cm ,沉积在室温下进行,沉积电流恒定为1m A,沉积时间为20min 和30min 。

2　结果和讨论

图1为ZnCl 2的浓度为0.01m ol /L 及沉积时间为30min 的ZnO 薄膜X RD 图

。

图1　ZnO 薄膜的X RD 图

图1a 为退火前的样品,图1b 为在600℃下,

退火1h 的样品。从图1中可以看出,退火前样品的结晶状态不如退火后,表明退火后薄膜中的缺陷减少了。退火前出现2个ZnO 的特征峰,分别对应晶面指数为(100)和(101),对应的晶面间距为 2.811和 2.486。退火后出现了3个ZnO 的特征峰,而且第一个特征峰强度很大,这些特征峰分别对应(100)、(002)和(101)晶面指数,对应晶面间距分别为 2.816、2.602和 2.474,对应图中的2θ值为31.74°、34.44°和36.28°。

根据目前较成熟的研究,一般较纯的ZnO 晶

体发射谱有2个峰[9]

。其中,一个是中心波长位于390nm 左右的“紫峰”,此峰较为尖锐,被认为是激子发射峰;另一个是中心波长位于505nm 的宽带“绿峰”,绿峰的产生机理与GaN 中“黄色荧光”峰相似,产生于“施主-受主对”跃迁。

图2为ZnCl 2的浓度为0.01m ol /L 及沉积时间为20min 的ZnO 薄膜发射谱。图中采用的激发波长为325nm 。从图2中可以看出有2个峰,一个中心波长为394nm ,对应为“紫峰”;另一个中心波长为508nm,对应为“绿峰”。所展示的发射谱与目前较成熟的理论符合,说明用阴极电沉积法成功制备出了高质量的ZnO 薄膜。

图2　ZnO 薄膜发射谱

图3是一个激发谱,即固定发射波长,改变激

发波长而得到的光谱。使用的样品与图2一样,即ZnCl 2的浓度为0.01mo l /L 及沉积时间20min 得到的ZnO 薄膜。发射波长固定为394nm ,其强度随激发波长的改变而变化。从图3中可以看出,当激发波长为329nm 时,发射波长为394nm 的

强度最大。因此,为了得到发射波长为394nm 最

好的发射谱,应设激发波长为329nm 。

331

　第3期汪壮兵,等:阴极电沉积法制备ZnO 及其特性研究

图3　ZnO 薄膜的激发谱

图4为3种浓度下得到ZnO 薄膜发射谱,分

别对应ZnCl 2的浓度为0.01mol /L 、0.03mol /L 和0.05mo l /L,沉积时间均为20min

。

　图4　3种浓度下得到的ZnO 薄膜的发射谱比较

从图4中看出,随着ZnCl 2的浓度增加,“紫峰”的强度减弱,当ZnCl 2的浓度为0.05mol /L 时,“紫峰”消失,但是峰值所在位置基本无变化;“绿峰”的强度随着溶液浓度的增加而大幅度增强,溶液浓度为0.05mol /L 时,“绿峰”的强度达到最大,“绿峰”的中心波长随着溶液浓度的增加而发生红移,对应溶液浓度分别为0.01mol /L 、0.03mol /L 和0.05mo l /L ,其中心波长分别为508nm 、531nm 和540nm 。发射谱随着浓度的变化原因,作者认为是溶液浓度增大时,沉积速度过快而导致薄膜缺陷增多,使得ZnO 的薄膜质量下降,从而使对应缺陷的“绿峰”强度变大,而“紫峰”却由于薄膜质量下降而变弱。

图5为ZnCl 2的浓度为0.05m ol /L 及沉积时间为20min 得到的ZnO 薄膜,对它进行退火处理,退火温度分别为200℃、400℃和600℃,退火时间均为1h 。

从图5中可以看出,经过200℃退火后,发射谱中出现了双峰,即对应“紫峰”和“绿峰”,这与没有经过退火处理的发射谱中只有一个“绿峰”是不

一样的(见图4中0.05mo l /L ),表明薄膜的质量经过退火后得到改善。

图5　不同退火温度下ZnO 薄膜的发射谱

经过400℃和600℃退火后,“绿峰”的强度明显减弱,而“紫峰”的强度相对较强,表明薄膜的

质量得到进一步提高。从图中还可以看出,不同温度下的退火处理对“紫峰”和“绿峰”的中心波长位置也有影响。200℃下,“紫峰”中心波长为368nm ,“绿峰”为540nm ;400℃下,“紫峰”中心波长为380nm,“绿峰”为504nm;600℃下,这两个峰

的位置分别为391nm 和506nm 。从以上的对比可以看出,“紫峰”的位置随着退火温度的升高而

向长波长方向移动,使得“紫峰”的位置向纯净的ZnO 晶体的“紫峰”位置接近(公认的纯净ZnO 晶体的紫峰位置为390nm [9]

),表明退火温度越高,薄膜的质量也越高。

图6为ZnCl 2的浓度为0.01m ol /L 及沉积时间分别为20min 和30min 的发射谱。

图6　不同沉积时间得到ZnO 薄膜的发射谱

从图6中可以看出沉积时间为30min 的激

子发光峰(紫峰)峰位于371nm 处,而沉积时间为20mi 的“紫峰”峰位于394nm 处,说明随着沉积时间的延长,紫峰的位置发生了蓝移。从绿色发

332 合肥工业大学学报(自然科学版)第28卷　

光带的强度看,沉积30min的薄膜其强度明显增强,表明缺陷增多,这可能与沉积时间变长时溶液中Zn2+减少而氧空位增多有关。

3　结束语

采用阴极电沉积法制备出一系列的高质量的ZnO薄膜,对薄膜的结构和光学性质进行了研究。X RD的结果表明,薄膜是ZnO的多晶结构, ZnCl2的浓度、不同的沉积时间和不同的退火温度对薄膜的光学性质有着重要影响。

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(责任编辑　吕　杰)

(上接第300页)

分析了定点DSP的有限字长效应造成的离散FRFT算子的误差,给出了误差方差的模型。

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(责任编辑　杨伯源)

333

　第3期汪壮兵,等:阴极电沉积法制备ZnO及其特性研究

多孔阳极氧化铝为模板电沉积制备纳米线的研究进展_倪似愚

多孔阳极氧化铝为模板电沉积制备 纳米线的研究进展 倪似愚1郑国渠2曹华珍2郑华均2张九渊2 (1.中国科学院上海硅酸盐研究所,上海200050;2.浙江工业大学材料科学与工程研究所,浙江杭州310032) 摘要:多孔阳极氧化铝为模板制备纳米结构材料具有独特的优越性,颇受人们的关注,近年来获得了深入的研究.介绍了以多孔阳极氧化铝为模板采用电化学沉积方法制备各种有序纳米线阵列结构材料的最新研究进展,其中包括多孔氧化铝模板的制备和电沉积制备纳米材料的工艺及方法,同时展望了纳米线作为功能材料的应用前景. 关键词:金属材料;模板;多孔氧化铝;纳米线;电沉积 中图分类号:TG174.451文献标识码:A文章编号:1001-7119(2003)06-0466-04 Research development of nano-wires fabrication by electrochemical deposition into porous anodic alumina NI Si-yu1Z HE NG Guo-qu2C AO Hua-zheng2Z HE NG Hua-jun2Z HANG Jiu-yuan2 (1.Shanghai Ins ti tute of Ceramics,Chanese Acade my of Sciences,Shanghai200050,China; 2.Ins ti tute of Material Science and Engineering,Zhejiang Uni versity of Technology,Hangz hou310032,China) Abstract:Alumina template-synthesized nanostructured mater ial has uniq ue property,which is very attractive and has been re-searched deeply in recent years.In this paper,the latest research progress in the fabrication of various ordeded nano-wire arrays materials by electrodeposi ting into template-porous anodic aluminum,includi ng the preparation of alumina-template,electrochemical technology process and methods,is reviewed.the application prospects of nano-wire for functional materials are also discussed. Key words:metal material;template;porous alu mina;nano-wire;electrodeposition 0前言 自1970年G.E.Possin首次提出利用多孔膜作为模板制备纳米纤维材料以来[1],利用模板法已制备了一系列的纳米结构材料.由于模板合成法制备纳米结构材料具有独特的优点[2]而引起了凝聚态物理界、化学界及材料科学界科学家们的关注,近年来成为纳米材料研究的一个热点.用作模板的材料主要有两种:一种是径迹蚀刻(track-etch)聚合物膜;另一种是多孔阳极氧化铝膜.相对于聚合物模板,氧化铝模板具有较好的化学稳定性、热稳定性和绝缘性,且采用阳极氧化法生长的有序纳米多孔氧化铝膜制备纳米材料,方法简单、可行性强.当然,模板在制备过程中仅起到模具作用,纳米材料仍然要利用常规的化学反应来制备,如电化学沉积[3,4]、化学镀[5]、溶胶-凝胶沉积[6]、化学气相沉积法[7]等.电化学沉积作为一种传统的材料制备方法,其优点是显而易见的:1工艺简单,技术灵活,容易控制金属离子的沉积量,便于实现工业化生 Vol.19No.6 Nov.2003 科技通报 B ULLETIN OF SCIENCE AND TE C HNOLOGY 第19卷第6期 2003年11月 收稿日期:2002-11-11 基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(501071) 作者简介:倪似愚,女,1976年生,安徽淮南人,博士研究生.

多孔阳极氧化铝为模板电沉积制备纳米线的研究进展解析

Vol.19No.6Nov.2003 科技通报 BULLETINOFSCIENCEANDTECHNOLOGY 第19卷第6期 2003年11月 多孔阳极氧化铝为模板电沉积制备 纳米线的研究进展 倪似愚郑国渠曹华珍郑华均 1 2 2 2 2 (1.中国科学院上海硅酸盐研究所,上海200050;2.浙江工业大学材料科学与工程研究所,浙江310032) 摘要:,究.,其景. 关键词:金属材料;;电沉积 451:A文章编号:1001-7119(2003)06-0466-04 Researchdevelopmentofnano2wiresfabricationbyelectrochemical depositionintoporousanodicalumina NISi2yu ZHENGGuo2qu CAOHua2zheng ZHENGHua2jun ZHANGJiu2yuan (1.ShanghaiInstituteofCeramics,ChaneseAcademyofSciences,Shanghai200050,China; 2.InstituteofMaterialScienceandEngineering,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzho u310032,China) 2 2 2 2 Abstract:Aluminatemplate2synthesizednanostructuredmaterialhasuniqueproperty,which isveryattractiveandhasbeenre2searcheddeeplyinrecentyears.Inthispaper,thelatestresearch progressinthefabricationofvariousordedednano2wirearraysmaterialsbyelectrodepositingi ntotemplate2porousanodicaluminum,includingthepreparationofalumina2template,electr ochemicaltechnologyprocessandmethods,isreviewed.theapplicationprospectsofnano2wir

电化学在制备纳米材料方面的应用

电化学在制备纳米材料方面的应用 摘要：应用电化学方法制备纳米材料是近年来发展起来的一项新技术。本文对应用电化学技术制备纳米材料的方法进行分类，着重介绍了电化学沉积法、电弧法、超声电化学法和电化学腐蚀法，并对其应用前景做了展望。 关键词：电化学纳米材料电沉积 1 前言 纳米材料和纳米技术被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当材料的粒子尺寸小至纳米级时，材料就具有普通材料所不具备的三大效应：(1)小尺寸效应，指当纳米粒子的尺寸与传统电子的德布罗意波长以及超导体的相干波长等物理尺寸相当或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，光吸收、电磁、化学活性、催化等性质发生很大变化的效应；(2)表面效应，指纳米微粒表面原子与总原子数之比。纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。随着粒径减小，表面原子数迅速增加。由于表面原子数增加，原子配位不足及高的表面能，使得这些表面原子具有高的活性，极不稳定，使其在催化、吸附等方面具有常规材料无法比拟的优越性；(3)宏观量子隧道效应。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。研究发现，一些宏观量，如纳米粒子的磁化强度、量子相干器件中的磁通量也具有隧道效应，称为宏观量子隧道效应。正是由于纳米材料具有上面的三大效应，才使它表现出：(1)高强度和高韧性；(2)高热膨胀系数、高比热容和低熔点；(3)异常的导电率和磁化率；(4)极强的吸波性；(5)高扩散性等令人难以置信的奇特的宏观物理特性。 自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来，一维纳米材料由于具有许多独特的性质和广阔的应用前景而引起了人们的广泛关注。纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的重视。美国自1991年开始把纳米技术列入“政府关键技术”，我国的自然科学基金等各种项目和研究机构都把纳米材料和纳米技术列为重点研究项目。 由于纳米材料的形貌和尺寸对其性能有着重要的影响，因此，纳米材料形貌和尺寸的控制在纳米材料合成中是非常重要的。 目前制备纳米材料主要采用机械法、气相法、磁控溅射法等物理方法和溶胶—凝胶法、离子液法、溶剂热法、微乳法化学方法。但在这些方法中，机械法、气相法、磁控溅射法的生产设备及条件要求很高，生产成本高；化学方法中的离子液法和微乳法是近几年发展起来的新兴的研究领域，同时离子液离子液作为一种特殊的有机溶剂，具有粘度较大、离子传导性较高、热稳定性高、低毒、流动性好等独特的物理化学性质，但是离子液体用于纳米材料制备的技术还未成熟。 应用电化学技术制备纳米材料由于简单易行、成本低廉等特点被广泛研究与采用。与其他方法相比，电化学制备方法主要具有以下优点：1、适合用于制备的纳米晶金属、合金及复合材料的种类较多；2、电化学制备纳米材料过程中的电位可以人为控制。整个过程容易实现计算机监控，在技术上困难较小、工艺灵活，易于实验室向工业现场转变；3、常温常压操作，避免了高温在材料内部引入的热应力；4、电沉积易使沉积原子在单晶基底上外延生长，可在大面积和复杂形状的零件上获得较好的外延生长层。 电化学方法已在纳米材料的制备研究领域取得了一系列具有开拓性的研究成果。本文综述了应用电化学技术制备纳米材料的主要的几种方法及其制备原理，并对其优劣进行了比较。 2 应用电化学技术制备纳米材料的种类 2.1 电化学沉积法 与传统的纳米晶体材料制备相比，电沉积法具有以下优点：(1)晶粒尺寸在1~100 nm内；(2)

电化学沉积

金属电沉积理论 一.研究概况 在电化学中,金属的电化学沉积学是一种最古老的学科。在电场的作用下，金属的电沉积发生在电极和电解质溶液的界面上，沉积过程含有相的形成现象。 首先，在金属的电化学沉积实验的研究时间要追溯到19世纪，并且在引进能产生直流电的电源以后，电镀很快成为一种重要的技术。电镀被用来制造各种不同的装饰性和功能性的产品，尽管在开始的早期，电镀技术的发展和应用建立是在经验的基础上。 金属电沉积的基本原理就是关于成核和结晶生长的问题。1878年，Gibbs在他的著名的不同体系的相平衡研究中，建立了成核和结晶生长的基本原理和概念。20世纪初，Volmer、Kossel、Stransko、Kaischew、Becker和Doring用统计学和分子运动模拟改进了基本原理和概念。按照这些早期的理论，成核步骤不仅要求一个新的三维晶体成核，而且完美单晶表面的层状二维生长。对于结晶理论的一个重要改进是由Avrrami提出的结晶动力学，他认为在成核和生长过程中有成核中心的重复碰撞和相互交迭。在1949年，Frank提出在低的过饱和状态下的一个单一晶面成长会呈螺旋状生长。Cabrera和Frank等考虑到在成长过程中吸附原子的表面表面扩散作用，完善了螺旋成核机理。 20世纪二三十年代，Max、V olmer等人对电化学结晶进行了更为广泛的基础研究。Erday-gruz和Volmer是第一次认识到过饱和度与过电位，稳态电流密度和由电荷转移引起的电结晶过电位之间的关系。 20世纪三四十年代，Finch和他的同事做了大量的关于多晶电化学沉积的实验，研究了决定结晶趋向与金属薄膜的组织结构的主要因素。在这一时期，Gorbunova还研究了底层金属与电解质溶液组成对电结晶过程的影响，并发现了由于有有机添加剂的吸附作用可能导致金属晶须的生长。 1945年，Kaischew对电结晶理论做了重大改进。考虑到单一晶体表面上金属原子的结合和分开的频率，可利用分子运动学模拟电化学结晶过程。这项工作对电结晶理论的发展有着重大的影响。 20世纪50年代是在电化学结晶理论与实验技术取得重大进步的阶段。Fincher等人完成在实际的电镀体系中抑制剂对电结晶成核与生长的影响的系统研究，并按照其微观结构和形态对金属电沉积进行了分类。Piontell等人对基体的取向作用和在金属沉积系统中同向和异向的金属沉积的阴离子的特性进行了进一步的研究。Kardos、Kaischew等人利用新的实验技术证实Volmer`s的三维形核的正确性。Wranglen，Vermilyea等人对结晶树枝状生长进行了深入的研究，提出了新的电化学结晶的理论模型。 20世纪60年代初，Flischman和Thirsh发展了在电结晶状态下多重成核与生长的一般

电化学沉积3D打印金属零件工艺【详述】

电化学沉积3D打印金属零件 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 3D打印通过材料层间凝固形成复杂的三维几何体，金属3D打印提供的自由设计与制造已经在航空航天、汽车和医疗领域获得了应用。金属增材制造多以DMLS、SLM、LENS等技术常见，通过选择性激光烧结金属粉末层实现零件成型。由于金属打印机的高成本、零件内部易产生缺陷等问题，目前对金属增材制造的商业应用受到很大限制。因此，今年XJET开发出了基于喷墨的金属增材方式，开启了金属打印的新模式，近来伦敦帝国学院推出了一种成本较低的金属成型方式，该技术是基于FDM的电化学增材制造工艺。 电化学增材制造的基本原理是源于电镀工艺。电镀通常用于诸如首饰镀金或硬币镀铜的应用，它的工作原理是溶液中的金属离子如硫酸铜中的Cu2+离子通过施加外部电位而被还原成其元素组分，从而形成金属结构。

该工艺的优点是可在室内环境条件下沉积多种材料和合金，而不会造成热损伤，不需要激光器或惰性气体环境，成本很低。而且，在沉积过程还可以通过电位的逆转来实现增材和减材，从而通过电化学溶解来回收组分。 这项技术主要缺点是沉积速度慢，该问题的解决主要基于设备本身，研发团队采用半月板隔离法，将离子溶液装入注射器中，通过机械方法使电解质挤出，在喷嘴和导电板之间形成弯液面，通过施加电压来沉积金属，并且通过打印头移动来建立3D零件。采用该方法，金属沉积率比等效系统高出三个数量级。印刷的铜结构具有多晶质的特性，随着电压的增加，其粒尺寸减小，从而提高维氏硬度和电阻率。 电化学沉积技术通过控制电压正反可实现增材和减材制造，对于回收金属非常有限，大大降低了成本，并且通过安装打印头给复合材料制造提供了可能。

电沉积

镍电解沉积 镍电解沉积(electrowinning of nickel) 采用不溶阳极，在直流电作用下使硫酸镍或氯化镍溶液中的镍离子在电解槽阴极上呈金属镍沉积的镍电解方法。此法于1960年在芬兰奥托昆普公司(Outok—umpuOy)实现工业化，中国于20世纪70年代开始用于工业生产。 硫酸镍溶液电解沉积以铅锑合金为不溶性阳极，镍片为阴极，净化后的硫酸镍溶液作电解液，电解沉积在隔膜电解槽内进行。当往电解槽通直流电时，在阴极上发生金属镍沉积的反应：

在新的铅锑合金阳极表面上，铅能生成PbO 而起保护层作用，使阳极变为不溶阳极。 2 净化后的电解液用泵输送，通过一台热交换器进入电解槽。电解液的温度约为336K，pH为3．2，镍离子浓度75g／L，并含有硫酸钠及硼酸。电解液进入阴极室后，pH升至4．0。电解沉积过程平均电流密度为183A／m2，电流效率为94％。阴、阳极室保持有一定的液面差，使阴极液通过隔膜流入阳极室，变成阳极液的一部分。阳极上有氧析出，导致阳极液的H+增加。阳极液一般含游离酸40g／L，需排出一部分送浸出车间用于粗镍或镍锍的浸出。阳极上覆盖聚乙烯薄膜罩，用以收集析出的氧气。产品阴极镍可达到一号镍标准。 氯化镍溶液电解沉积挪威克里斯蒂安松(Kris—tiansand)镍精炼厂于20世纪70年代建成了一座年产6800t镍的氯化镍溶液

电积工厂。以石墨或具有贵金属氧化物活性层的钛板为不溶阳极，镍片为阴极，阴极反应与硫酸镍电积的相同，在阳极上发生生成氯气的反应： 电积的电流密度一般为220～230A／m2，也可高达600A／m2，电流效率可达99．97％。用玻璃纤维强化聚脂(FRP)或其他材料制作的阳极罩来收集氯气送浸出车间作氧化剂或制盐酸。

电沉积

电沉积是指简单金属离子或络合金属离子通过电化学途径在材料表面形成金属或合金镀层的过程。电沉积的应用范围广泛，在材料科学技术（一级学科）；材料科学技术基础（二级学科）；材料合成、制备与加工（二级学科）；表面改性和涂层技术（二级学科）等学科中都有研究。 电沉积主要分为两个方面，分别是; (一)金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程； (二)电泳涂漆中的一个过程，在直流电场作用下带电荷的树脂粒子到达相反电极，通过 放电(或得到电子)析出不溶于水的漆膜沉积在被涂物表面。 对电沉积现象的研究主要分为两个方面，分别是对电沉积形态的研究和对电沉积引起的晶格畸变的研究。 对电沉积形态的研究主要有电沉积中结晶形态控制技术[1]与合金薄层电沉积形态研究[2]等。前者将分形几何引入到电化学中，基于DLA模型，通过将沉积粒子设置不同的沉积几率，成功模拟了射流电沉积中枝晶的可控交织生长，后者以铅锡合金为例，研究铅锡合金薄层电沉积物的形态及其形态随电解液含不同铅锡离子浓度的转变。 对电沉积引起的晶格畸变现象的研究，包括电沉积引起的位错现象与电沉积引起的孪晶现象的研究。在电沉积过程中，不同工艺操作条件会使金属镀层产生内应力，同时产生大量位错[3]。在电沉积的过程中也会产生孪晶。分析表明，孪晶现象的产生会提高金属的力学能力，产生高强度金属材料[4-6]。 对电沉积的应用有电镀、电沉积塑性等。其中，电沉积银在工业中得到了广泛的应用。对电沉积银的研究包括对电沉积银的生长过程研究[7]、以及使用电沉积法制备新型发泡银催化剂[8]。 [1]田宗军，王桂峰，沈理达，刘志东，黄因慧.电沉积中结晶形态控制技术[J].创新交 流.2011.(3):29-35. [2]杜燕军，尹志刚，夏同驰.铅锡合金薄层电沉积形态研究[J].电化学.2007.13(3):312-315. [3]赵祖欣.镍镀层内应力及镍镀层中的位错[J].表面技术.1992.21(5).205-207. [4]朱未. 超高强度高导电性的纳米孪晶纯铜[J].华通技术.2006.（1）：42. [5]卢磊,卢柯.纳米孪晶金属材料[J].金属学报.2010.46(11):1422-1427. [6]卢磊，陈先华，黄晓旭，卢柯.纳米孪晶纯铜的极值强度及纳米孪晶提高金属材料综合 强韧性[J].中国基础科学.2010.(1):16-18.

电化学法沉积金属薄膜和镀膜(中文译版)

Rapid electroplanting of insulators 电化学法沉积金属薄膜和镀膜有着很长的历史。这些技术大体分为两类，各有各的优点和缺点。第一种，也是最古老的一种，就是利用自发氧化还原反应来从溶液中沉积金属。这种沉积方法不仅可在金属基片上沉积，还可以在绝缘基片上沉积。但这种方法的沉积条件很难控制在原位沉积。一部分原因在于溶液中存在多种盐类和添加剂。第二种方法----电镀术---利用电流来降低溶液中的金属离子含量，并给出了控制沉积金属的质量（还在某种程度上控制了颗粒大小）。但这种技术的应用至今仍被局限于导电基片。我们将在这篇文章里描述可在不导电基片上实施的电镀技术，并能控制沉积金属的颗粒大小、厚度和生长速率。我们这种方法的基础是从与基片相连的电极上逐步向外生长金属，它的晶格形貌由生长着的沉积金属的电流的减小所控制。这种方法一般会形成树状、粉末状的沉积物，但我们指出了一系列快速生长均一薄膜的方法。 这里我们描述了一系列电化学晶格和一些可以用电沉积的方式在绝缘基片表面沉积金属膜层的方法。这种方式使得控制沉积磨蹭的晶粒尺寸。这种方法是建立在最近非平衡物理的基础上的。它使得生长均一薄膜成为可能，这也是电化学生长的基本要求。 用电沉积法沉积金属是在低电流密度下生长致密的金属。所以，当沉积电流提升时，沉积（随着电流功率的提高以及平衡和颗粒修复的缺失）变得粗糙，乃至变成树状或粉末状。这在工业上是一个制约因素。非平衡态物理学更多注重了同一性：即生长模式。比如，二元电解液的电化学生长就被研究了15年。由Chazlviel提出的新理论正确预言了二元电解液在树状沉积物周围的生长速率、沉积速率以及浓度场。这种理论预测了大电场的存在下在沉积物的顶端存在正比于离子浓度降低速率的连续生长模式。我们在自由流动的（大概是指溶液吧）、接近二维的树状沉积物的情况下验证了这些预测，这份工作由M.e.a独立发现。但这些实验存在一个问题：沉积物不能从电池里被取出。这就是为什么我们中的一个人提出了一种新的沉积树状物的方法（由C.e.a提供的模型提出）。 （公式推导看不懂，略） （图一） 现在我们公布这种装置使得连续沉积镀膜得以实现（薄膜的生长特征相同，包括厚度和生

金属的电沉积

金属电沉积的基本原理就是关于成核和结晶生长的问题 金属的电沉积是通过电解方法，即通过在电解池阴极上金属离子的还原反应和电 结晶过程在固体表面生成金属层的过程。其目的是改变固体材料的表面性能或制取特 定成分和性能的金属材料。金属电沉积应用的领域也很广泛，通常包括电冶炼、电精炼、电铸和电镀四个方面，它的这些应用使其受到了越来越多的关注，因此，研究并 掌握电沉积过程的基本规律变得尤为重要。 金属沉积的阴极历程，一般由以下几个单元步骤串联组成： （1）液相传质：溶液中的反应粒子，如金属水化离子向电极表面迁移。 （2）前置转化：迁移到电极表面附近的反应粒子发生化学转化反应，如金属水化离子水化程度降低和重排；金属络离子配位数降低等。 （3）电荷传递：反应粒子得电子，还原为吸附态金属原子。 （4）电结晶：新生的吸附态金属原子沿电极表面扩散到适当位置（生长点）进入金属晶格生长，或与其他新生原子聚集而形成晶核并长大，从而形成晶体。 上述各个单元步骤中反应阻力最大、速度最慢的步骤则成为电沉积过程的速度控制步骤。不同的工艺，因电沉积条件不同，其速度控制步骤也不同。 1.2 金属电沉积过程的特点 电沉积过程实质上包括两个方面，即金属离子的阴极还原（析出金属原子）的过 程和新生态金属原子在电极表面的结晶过程（电结晶）。前者符合一般水溶液中阴极 还原过程的基本规律，但由于电沉积过程中，电极表面不断生成新的晶体，表面状态 不断变化，使得金属阴极还原过程的动力学规律复杂化；后者遵循结晶动力学的基本 规律，但以金属原子的析出为前提，又受到阴极界面电场的作用。因而二者相互依存、相互影响，造成了金属电沉积过程的复杂性和不同于其他电极过程的特点。 （1）与所有的电极过程一样，阴极过电位是电沉积过程进行的动力。然而，在电沉积过程中，只有阴极极化达到金属析出过电位时才能发生金属离子的还原反应。而且在 电结晶过程中，在一定阴极极化下，只有达到一定的临界尺寸的晶核，才能稳定存在。凡是达不到晶核临界尺寸的晶核就会重新溶解。而阴极过电位愈大，晶核生成功愈小，形成晶核的临界尺寸才能减小，这样生成的晶核既小又多，结晶才能细致。所以，阴 极过电位对金属析出和金属电结晶都有重要影响，并最终影响到电沉积层的质量。（2）双电层的结构，特别是粒子在紧密层中的吸附对电沉积过程有明显影响。反应粒子和非反应粒子的吸附，即使是微量的吸附，都将在很大程度上既影响金属的阴极析 出速度和位置，又影响随后的金属结晶方式和致密性。因而是影响镀层结构和性能的 重要因素。

电化学沉积

电化学沉积概述 机械学院11243009 宁智 摘要：概述了电化学定义及其特点，并且重点介绍了电化学沉积技术的机理，优点，应用及其发展。 关键词：电化学；电化学沉积；机理；应用 1 引言 电化学是研究电与化学反应相互关系的学科,主要通过化学反应来产生电能以及研究电流导致化学变化方面的研究[1]。尤其是近年来电化学技术的快速发展，不仅电化学理论和电化学方法不断创新，而且在应用领域也更加广泛，近年来电化学的发展非常迅速，不仅电化学理论和电化学、方法不断创新，而且在应用领域，如化学工业、能源、材料科学和环境保护等方面同样也占有越来越重要的地位[2]。电化学过程有以下特点:1)多功能性。它具有直接或间接氧化与还原、相分离、浓缩与稀释、生物杀伤等功能,能处理从uL~106L的气体、液体与固体污染物。2)能量效率高。与高温燃烧反应相比,它可在较低温度下进行。由于不经过卡诺循环限制,能量利用率高。通过电位控制、电极与电解池的设计,可减小由于电流分布不均带来的副反应、欧姆降等能量损失。3)可自动控制。电化学过程中的两大参数电流与电位信号,易测定和自动控制。4)环境相容性高。电化学过程中使用的主要试剂为电子,是最洁净试剂。另外,较高的选择性可防止副反应发生,可减少污染物。5)经济合算。所需设备简单,操作费用较低。根据上述过电位控制、电极与电解池的设计,设计合理的电解池结构,利用先进电极材料,可达到“零排放”要求。[3]电化学沉积在特种加工尤其是在新型功能材料这一新领域所取得的突出成绩都是比较典型的例子。 2 电化学沉积概述[4-6] 电化学沉积是一门古老的技术.金属电化学沉积在19世纪早期如1840年即已出现银和金的镀覆专利.不久以后又发明了镀镍技术.电镀铬工艺至今也约有一个世纪.科学技术的不断发展和深入,电化学沉积的研究领域不断拓宽和扩展,已迅速地发展成为具有重大工业意义的一门技术,并已获得了巨大的成功.传统的电沉积过程,如Cu，Ni，Cr,强调的是装饰性和防腐性.今天,具有特殊用途的镀层的研究、开发和应用则已成为核心内容。 近年来,随着理论和实验研究的不断深入,电沉积技术取得了很大发展,沉积方法也越来越多样化,主要包括直流电沉积、脉冲电沉积、喷射电沉积和复合电沉积等方法.电沉积技术应用主要是各种半导体、合金的电沉积,以及多种形态和性能材料的开发. 3 电化学沉积的机理 电镀工艺的发展和控制通常都是以一种纯粹的实验观察为依据.在工业实践过程中,规范化的电镀工艺通常仅依赖于添加剂的优劣.很少量的表面活性品种对沉积过程有很显著的影响,其作用的复杂性导致对基本理论的了解远远落后于工艺的发展.先进的技术必须有成熟的理论依据为基础.现在,强有力的现场分析技术如扫描探针显微镜,拉曼光谱,红外光谱,以及基于X射线技术与电化学测试手段的联用技术的应用,使电沉积、电结晶的理论研究更加深入成为现实[4]。 金属电沉积是在外加电压下,通过电解液中金属离子在阴极还原为原子而形成沉积层的过程.金属电沉积不仅是发生在电极/离子导体界面上的电荷传递过程,而且包含了在外电场影响下的成核和晶体生长等一系列成相过程.根据电沉积条件的不同,金属沉积物的形态可是大块多晶、金属薄层、粉末或枝晶等. 电沉积,亦即电结晶过程,是一个多步骤的复杂过程,涉及溶液体相中和电极表面层的交叉变化.理想晶面上金属电沉积主要经历以下几个阶段: 1)溶液中的金属离子(或络离子)向电极界面附近传输;

金属的电沉积过程

北京科技大学 电化学理论结业论文 金属的电沉积过程 学院： 姓名： 学号： 邮箱： 电话：

金属的电沉积过程 摘要：文章介绍了金属电沉积的基本历程和特点，简单说明了金属的阴极还原过程，探讨了简单阴离子、络离子和有机活性物质对此过程的影响，并讨论了金属的电结晶过程，简单分析了金属电沉积层的形态结构与性能，简要介绍了研究金属电沉积的方法。 关键词：金属电沉积；阴极还原；电结晶；镀层； 0 引言 金属的电沉积是通过电解方法，即通过在电解池阴极上金属离子的还原反应和电结晶过程在固体表面生成金属层的过程。其目的是改变固体材料的表面性能或制取特定成分和性能的金属材料。金属电沉积应用的领域也很广泛，通常包括电冶炼、电精炼、电铸和电镀四个方面，它的这些应用使其受到了越来越多的关注，因此，研究并掌握电沉积过程的基本规律变得尤为重要。 1金属电沉积的基本历程和特点 1.1 金属电沉积的基本历程 金属沉积的阴极历程，一般由以下几个单元步骤串联组成： （1）液相传质：溶液中的反应粒子，如金属水化离子向电极表面迁移。 （2）前置转化：迁移到电极表面附近的反应粒子发生化学转化反应，如金属水化离子水化程度降低和重排；金属络离子配位数降低等。 （3）电荷传递：反应粒子得电子，还原为吸附态金属原子。 （4）电结晶：新生的吸附态金属原子沿电极表面扩散到适当位置（生长点）进入金属晶格生长，或与其他新生原子聚集而形成晶核并长大，从而形成晶体。 上述各个单元步骤中反应阻力最大、速度最慢的步骤则成为电沉积过程的速度控制步骤。不同的工艺，因电沉积条件不同，其速度控制步骤也不同。 1.2 金属电沉积过程的特点 电沉积过程实质上包括两个方面，即金属离子的阴极还原（析出金属原子）的过程和新

温度对电沉积氢氧化镍电化学性能的影响

万方数据

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温度对电沉积氢氧化镍电化学性能的影响 作者：薛雷， 王为， XUE Lei， WANG Wei 作者单位：天津大学化工学院应用化学系,天津,300072 刊名： 电镀与涂饰 英文刊名：ELECTROPLATING & FINISHING 年，卷(期)：2007,26(4) 被引用次数：2次 参考文献(7条) 1.HUMBLE P H;HARB J N;LAFOLLETTE R M Microscopic nickel-zinc batteries for use in autonomous Microsystems[外文期刊] 2001 2.HUMBLE P H;HARB J N Optimization of nickel-zinc microbatteries for hybrid powered microsensor systems[外文期刊] 2003 3.BANHART J;FLECK N A;MORTENSEN A Cellular metals:manufacture,properties and application 2003 4.MAC ARTHUR D M The hydrated nickel hydroxide electrode potential step experiments[外文期刊] 1970(04) 5.STREIN C C;HARTMAN A P The effect of current and nickel nitrate concentration on the deposition of nickel hydroxide films[外文期刊] 1995(04) 6.KATHRYN P T;JOHN N Mass transfer and kinetic phenomena at the nickel hydroxide electrode[外文期刊] 1998(11) 7.KATHRYN P T;JOHN N Proton intercalation hysteresis in charging and discharge nickel hydroxide electrodes[外文期刊] 1999(08) 本文读者也读过(10条) 1.薛雷.王为电沉积氢氧化镍电极的性能研究[会议论文]-2006 2.韩恩山.许寒.康红欣.冯智辉.HAN Enshan.XU Han.KANG Hongxin.FENG Zhihui纳米氢氧化镍掺杂镍电极的电化学性能[期刊论文]-化工进展2008,27(3) 3.卢莹氧化镍功能材料的电沉积制备工艺及性能研究[学位论文]2005 4.薛雷.王为电化学沉积氢氧化镍电极材料的研究[会议论文]-2006 5.刘浩杰.尹鸽平.胡树清.呙成乙醇对电化学浸渍的影响[期刊论文]-电源技术2004,28(12) 6.李怀祥.薛成山.左传增.Li Huaixiang.Xue Chengshan.Zuo Chuanzeng阴极共沉积Ni(OH)2薄膜在碱溶液中的电化学特性[期刊论文]-山东师范大学学报（自然科学版）2000,15(1) 7.于维平.杨晓萍.孟令款.刘兆哲.YU Wei-ping.YANG Xiao-ping.MENG Ling-kuan.LIU Zhao-zhe电沉积法制备掺杂钴的氢氧化镍电极材料及其容量特性[期刊论文]-材料热处理学报2005,26(6) 8.潘滔用电化学阴极沉积法制备稳定α型氢氧化镍[学位论文]2003 9.刘建华.杨敬武.唐致远.LIU Jian-hua.YANG Jing-wu.TANG Zhi-yuan掺杂球形氢氧化镍的循环伏安特性[期刊论文]-天津大学学报2000,33(1) 10.李悦明.李玮瑒.侴术雷.陈军多孔空心氢氧化镍电极材料的研究[会议论文]-2006 引证文献(2条) 1.赫文秀.张永强.蒋文全.傅钟臻.于丽敏强旋流管道合成工艺制备球形氢氧化镍[期刊论文]-材料导报 2008(9) 2.赫文秀.张永强.蒋文全.傅钟臻.于丽敏.张文广球形覆Co氢氧化镍的合成及性能研究[期刊论文]-硅酸盐通报

阴极共电沉积制备ZnO／α-FeOOH复合膜及其光催化活性(英文)

李春等：Er:LiGdF4晶体生长及光谱性能· 1991 ·第38卷第10期 阴极共电沉积制备ZnO/α-FeOOH复合膜及其光催化活性 魏守强，陈玉叶，马玉燕，卢旭东，邵忠财 (沈阳理工大学环境与化学工程学院，沈阳 110159) 摘要：利用阴极共电沉积法，在铟锡氧化物涂层玻璃基体上成功制备了ZnO/α-FeOOH复合膜。用X射线衍射和X射线能量散射谱分别对其晶相和化学组成进行了表征，以Cr(VI)的光催化还原作为探针反应评价了其光催化活性。结果表明：与单一的ZnO膜相比，不论是在紫外光还是紫外–可见光照射下，ZnO/α-FeOOH复合膜均呈现出更高的光催化活性。紫外光照射下，ZnO/α-FeOOH复合膜催化活性的提高主要应归因于异质结界面上光生电荷的有效分离，而掺杂到ZnO中的Fe(III)的电子捕获效应在紫外–可见光条件下也发挥着重要作用。 关键词：氧化锌/α-羟基氧化铁；阴极共电沉积；光催化活性；六价铬；异质结 中图分类号：O643 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2010)10–1991–05 CATHODIC CO-ELECTRODEPOSITION OF ZnO/α-FeOOH COMPOSITE FILMS AND THEIR PHOTOCATALYTIC PERFORMANCE WEI ShouQiang，CHEN Yuye，MA YuYan，LU Xudong，SHAO Zhongcai (School of Environmental and Chemical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, China) Abstract: ZnO/α-FeOOH composite films were prepared on indium tin oxide (ITO)-coated glass substrates via a cathodic co-electro- deposition route. The films were characterized with X-ray diffraction and energy dispersive X-ray spectroscopy. Photocatalytic reduc-tion of hexavalent chromium (Cr(VI)) was used as a probe reaction to evaluate their photocatalytic activity. ZnO/α-FeOOH composite films show higher photocatalytic activity than that of pure ZnO films under both ultraviolet (UV) and UV–Visible (Vis) light illumi-nation. The improvement in photocatalytic activity for ZnO/α-FeOOH composite films under UV light illumination should be mainly attributed to the efficient interfacial charge separation, while the electrons trap effect of Fe(III) doped into ZnO films also plays an important role under UV–Vis light illumination. Key words: zinc oxide/goethite; cathodic co-electrodeposition; photocatalytic activity; hexavalent chromium; heterostructures ZnO has been extensively employed as a catalyst in photocatalytic decontamination treatment of organic and inorganic pollutants from water and air due to its high photosensitivity and high driving force for reduction and oxidation processes.[1–3] However, two particular draw-backs hinder the commercialization of this technology: (1) Photogenerated electron/hole pairs charge recombination occurs within nanoseconds; and (2) The large band-gap (3.2eV or 380nm in wavelength units) does not allow the utilization of visible light.[4] An effective approach to improve the light absorption features and lengthen the carrier life time characteristics of ZnO is the combination of this semiconductor with one that has narrow-band- gap.[5] In the past several years, composite semiconduc-tors of ZnO coupled with narrow-band-gap semiconduc-tors, including Fe2O3, WO3, CdS, Cu2O and CuO, have been reported.[4,6–7]α-FeOOH is also a semiconductor with narrow-band-gap (2.6eV),[8] and the photocatalytic degradation of organic pollutants over α-FeOOH has been investigated.[9–10] However, the low carrier mobility limits its application as a photocatalyst, which is gener-ally encountered for narrow-band-gap semiconductors.[11] There is no report on the photocatalytic performance of ZnO/α-FeOOH composite films from our understanding. Electrodeposition has received more attention as a method of the synthesis of oxide thin films due to its interesting characteristics for large area, low cost, generally low process temperature and easy control of the film thickness.[12] A great number of unary oxides such as ZnO, WO3, Cu2O and Fe2O3 have been prepared with electrodeposition.[5,12–14] On the other hand, very little information is available on the cathodic co-electrodeposi- 收稿日期：2010–04–05。修改稿收到日期：2010–06–08。第一作者：魏守强(1962—)，男，教授。Received date:2010–04–05. Approved date: 2010–06–08. First author: WEI Shouqiang (1962–), male, professor. E-mail: weisq1961@https://www.wendangku.net/doc/5d11154506.html, 第38卷第10期2010年10月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 38，No. 10 October，2010

【CN109735827A】一种固体聚合物碳源电化学沉积技术及装置【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910191998.0 (22)申请日 2019.03.14 (71)申请人 北京化工大学 地址 100029 北京市朝阳区北三环东路15 号 (72)发明人 杨卫民　高晓东　谭晶　程礼盛　 丁玉梅　 (51)Int.Cl. C23C 16/26(2006.01) C23C 16/455(2006.01) C23C 16/48(2006.01) (54)发明名称一种固体聚合物碳源电化学沉积技术及装置(57)摘要本发明公开一种固体聚合物碳源电化学沉积技术及装置，装置主要包括气体排出管、左管塞、直流电源、高温炉、加热管、右管塞、气体通入管、惰性气体定量输出装置、导电棒、夹持装置、尾气处理装置、绝缘密封圈、基体、石英舟和固体聚合物等。本发明技术利用固体聚合物PE或者PVC等聚烯烃类作为碳源代替甲烷等气体，成本低，更加安全；在制备石墨烯过程中，加入电压电场的影响，提高石墨烯生长制备质量；采用外接电源的方式给夹持装置提供电压电场，同时可采用激光加热使固体聚合物聚烯烃类材料分解。该技术可应用于导电涂层、石墨烯材料的制备，也可直接对器件进行石墨烯导电涂层，使原材料在原有的性能应用上增加导电等性能，可扩大材料 的应用领域。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 109735827 A 2019.05.10 C N 109735827 A

权　利　要　求　书1/1页CN 109735827 A 1.一种固体聚合物碳源电化学沉积技术，其特征在于：第一步，将基体与固体聚合物碳源放入加热管中，加热管封闭，为保证后续隔绝空气；第二步，加热管抽真空并通入惰性气体；第三步，打开直流电源供电，采用激光或高温炉加热，高温炉启动后按照一定的加热速度升温，达到最高温度后按照一定的降温速度降温，使固体聚合物碳源高温加热裂解，得到游离的碳原子或者短碳链；第四步，关闭高温炉，关闭惰性气体定量输出装置，打开左管塞，取出石墨烯或石墨涂层基体。 2.根据权利要求1所述的一种固体聚合物碳源电化学沉积技术，其特征在于：激光或高温炉加热的加速速度为30～50℃/min，最终加热温度范围为800～1000℃，冷却速率30～50℃/min。 3.根据权利要求1所述的一种固体聚合物碳源电化学沉积技术，其特征在于：固体聚合物碳源为聚烯烃。 4.一种固体聚合物碳源电化学沉积装置，其特征在于：主要包括气体排出管、左管塞、直流电源、高温炉、加热管、右管塞、气体通入管、惰性气体定量输出装置、导电棒、夹持装置、尾气处理装置、绝缘密封圈、基体、石英舟和固体聚合物碳源，其中，惰性气体定量输出装置与加热管之间采用耐热管连接，加热管放置在高温炉中；加热管内放置基体和石英舟，石英舟内盛有固体聚合物碳源，基体和石英舟放在加热管的中心位置；加热管两端配备有管塞，管塞分为左管塞和右管塞，加热过程中进行密封形成惰性气体保护空间；夹持装置在加热管内部，并通过导电细棒或导电线连接到外部的电源，电源配有电阻；左管塞或者右管塞开有微孔，直流电源连接导电棒或导电线穿过微孔进入加热管内，给基体提供电压或者电场，微孔与导电棒或导电线之间设有绝缘圈；夹持装置固定基体，夹持装置为金属导电材料。 5.根据权利要求4所述的一种固体聚合物碳源电化学沉积装置，其特征在于：基体和石英舟两者最远距离小于10cm。 6.根据权利要求4所述的一种固体聚合物碳源电化学沉积装置，其特征在于：通加热管开孔或者设有支管，导电细棒或导电线通过孔或者支管进入加热管内，提供电压或者电场。 7.根据权利要求4所述的一种固体聚合物碳源电化学沉积装置，其特征在于：夹持装置拆换为两电极板，通过外部电源在两电极板中间产生电场，基体材料放在两电极板中，在电场作用下促进石墨烯在基体上的生长制备。 8.根据权利要求4所述的一种固体聚合物碳源电化学沉积装置，其特征在于：基体包括SiC基体、Ni基体、Cu基体或碳纤维、玻璃纤维。 2