1. diyaarinta dahaarka
Si loo fududeeyo baaritaanka kiimikaad dambe ee korantada, 30mm ayaa loo xushay × 4 mm 304 birta aan lahayn saldhig ahaan.Polish oo ka saar lakabka oksaydhka hadhaaga ah iyo dhibco miridhku dusha sare ee substrate leh warqad ciid ah, ku rid digsi ay ku jiraan acetone, ku daaweeyaan wasakhaha dusha sare ee substrate leh bg-06c ultrasonic nadiifiyaha shirkadda Bangjie ee 20min, ka saar qashin-qubka dusha sare ee substrate-ka birta leh alkohol iyo biyo la miiray, oo ku qalaji afuufiye.Kadibna, alumina (Al2O3), graphene iyo carbon nanotube hybrid (mwnt-coohsdbs) ayaa loo diyaariyey saami ahaan (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2) mashiinka kubbadda (qm-3sp2 ee warshadda qalabka Nanjing NANDA) ee kubbadda-shiididda iyo isku dhafka.Xawaaraha wareega ee mishiinka kubbada waxaa loo dejiyay 220 R/min
Kubbada shiididda ka dib, xawaaraha wareegga taangiga kubbadda wax lagu shubo u deji 1/2 beddelka ka dib marka la dhammeeyo shiididda kubbadda, dejina xawaaraha wareegga haanta wax-shiidka si uu u noqdo 1/2 beddelka ka dib marka la dhammeeyo shiididda kubbadda.Isku darka dhoobada kubbadda lagu shubay iyo xiraha ayaa isku dhafan si siman iyadoo loo eegayo jajabka tirada guud ee 1.0 ∶ 0.8.Ugu dambeyntii, daboolka dhoobada dhejiska ah waxaa lagu helay habka daaweynta.
2. Baaritaanka daxalka
Daraasaddan, tijaabada daxalka korantada waxay qabataa Shanghai Chenhua chi660e korantada shaqada ee korantada, iyo imtixaanku wuxuu qaadanayaa nidaamka tijaabada korantada ee saddex.Electrode platinum-ku waa kaaliyaha kaaliyaha, koloriinta qalinka qalinka ah waa electrode tixraaceed, muunada dahaarka lehna waa elektrode shaqeeya, oo leh meel wax ku ool ah oo ah 1cm2.Ku xidh korantada tixraaca, korantada shaqaynaysa iyo korantada kaaliyaha ee unugga korantada ee qalabka, sida ku cad jaantusyada 1 iyo 2. Imtixaanka ka hor, ku qooy muunadda elektrolytka, taas oo ah 3.5% NaCl xal.
3. Falanqaynta Tafel ee daxalka electrochemical ee daahan
Jaantuska 3 wuxuu muujinayaa qalooca Tafel ee substrate-ka aan la daboolin iyo dahaarka dhoobada oo lagu dahaadhay waxyaabo lagu daro nano kala duwan ka dib daxalka korantada ee 19h.Korantada daxalka, cufnaanta hadda jirta iyo xogta tijaabada korantada ee korantada ee laga helay tijaabada daxalka korantada ayaa lagu muujiyay shaxda 1.
Gudbi
Marka cufnaanta daxalka hadda yar tahay oo waxtarka iska caabbinta daxalka uu sarreeyo, saameynta iska caabbinta dahaadhka ee daahan ayaa ka wanaagsan.Waxaa laga arki karaa jaantuska 3 iyo miiska 1 in marka wakhtiga daxalka yahay 19h, danabka ugu badan ee daxalka ee matrix biraha qaawan waa -0.680 V, iyo cufnaanta daxalka hadda ee matrix sidoo kale waa kan ugu weyn, gaarey 2.890 × 10-6 A. Marka lagu dahaadhay dahaarka dhoobada alumina saafiga ah, cufnaanta daxalka hadda ayaa hoos u dhacday 78% iyo PE waxay ahayd 22.01%.Waxay muujinaysaa in dahaadhka dhoobada uu ka ciyaaro door difaac oo wanaagsan oo hagaajin kara iska caabbinta daxalka ee korantada dhexdhexaadka ah.
Marka 0.2% mwnt-cooh-sdbs ama 0.2% graphene lagu daray daahan, cufnaanta hadda daxalka ayaa hoos u dhacay, caabbinta ayaa kordhay, iyo caabbinta daxalka ee daahan ayaa la sii wanaajiyay, iyadoo PE ee 38.48% iyo 40.10% siday u kala horreeyaan.Marka dusha sare lagu dahaadhay 0.2% mwnt-cooh-sdbs iyo 0.2% graphene isku dhafan alumina daahan, hadda daxalka ayaa laga sii dhimay 2.890 × 10-6 A / cm2 ilaa 1.536 × 10-6 A / cm2, iska caabinta ugu badan Qiimaha, wuxuu ka kordhay 11388 Ω ilaa 28079 Ω, iyo PE ee daahan wuxuu gaari karaa 46.85%.Waxay muujineysaa in badeecada bartilmaameedka ah ee loo diyaariyey ay leedahay iska caabin daxalka wanaagsan, iyo saameynta isku-dhafka ah ee nanotubes kaarboon iyo graphene waxay si wax ku ool ah u wanaajin kartaa iska caabbinta daxalka ee daahan dhoobada.
4. Saamaynta wakhtiga qoolitaanka ee xannibaadda daahan
Si loo sii sahamiyo iska caabbinta dahaadhka ee daahan, iyadoo la tixgelinayo saamaynta wakhtiga immersion ee muunad ee electrolyte ee imtixaanka, qalooca isbeddelka ee caabbinta afar dahaarka ah ee wakhtiga immersion kala duwan ayaa la helay, sida ku cad Jaantuska 4.
Gudbi
Marxaladda bilawga ah ee immersion (10 h), sababtoo ah cufnaanta wanaagsan iyo qaab dhismeedka dahaarka, electrolyte waa ay adagtahay in la geliyo daboolka.Waqtigaan, daboolka dhoobada ayaa muujinaya iska caabin sare.Ka dib markii la qooyay muddo wakhti ah, caabbinta si weyn ayaa hoos u dhacda, sababtoo ah wakhti ka dib, elektrolytku wuxuu si tartiib tartiib ah u sameeyaa kanaalka daxalka iyada oo loo marayo daloollada iyo dildilaaca dahaarka oo dhex gala matrixka, taasoo keentay hoos u dhac weyn oo ku yimaada caabbinta dahaarka.
Marxaladda labaad, marka alaabta daxalka ahi ay kordhiso qadar go'an, faafinta waa la xannibaa oo farqiga ayaa si tartiib tartiib ah u xannibaya.Isla mar ahaantaana, marka elektrolytku dhex galo interface isku xidhka ee lakabka hoose / matrixka, molecules biyuhu waxay ka falcelin doonaan element Fe ee matrixka ee daahan / matrix isgoyska si ay u soo saaraan filim khafiif ah oo oksaydh ah, taas oo caqabad ku ah galinta elektrolytka ee matrixka waxayna kordhisaa qiimaha iska caabinta.Marka matrixka birta ah ee qaawan uu yahay kiimiko ahaan daxalaystay, inta badan roobabka qulqulaya ee cagaarka ah ayaa laga soo saaraa xagga hoose ee elektrolytka.Xalka korantada (electrolytic) ma bedelin midabka marka la isticmaalayo korantada shaybaarka dahaaran, taas oo caddayn karta jiritaanka falcelinta kiimikada ee kor ku xusan.
Iyadoo ay ugu wacan tahay wakhtiga gaaban ee qoynta iyo arrimo waaweyn oo saameyn dibadda ah, si loo sii helo xiriirka isbeddelka saxda ah ee cabbirada elektiroonigga ah, qalooca Tafel ee 19 h iyo 19.5 h ayaa la falanqeeyay.Cufnaanta hadda daxalka iyo iska caabin ah oo ay heleen software falanqaynta zsimpwin ayaa lagu muujiyey Shaxda 2. Waxaa la ogaan karaa in marka la qooyay 19 h, marka la barbar dhigo substrate qaawan, cufnaanta hadda daxalka ee alumina saafi ah iyo daahan isku dhafan oo aluminium ah oo ay ku jiraan waxyaabo lagu daro nano ka yar iyo qiimaha iska caabintu waa ka weyn tahay.Qiimaha caabbinta dhoobada dhoobada ah ee ka kooban nanotubes kaarboon iyo daahan ka kooban graphene waa isku mid, halka qaab dhismeedka daahan leh nanotubes kaarboon iyo graphene qalabka isku dhafan ayaa si weyn loo wanaajiyey, Tani waa sababta oo ah saamaynta synergistic ee kaarboon nanotubes hal-cabbir ah iyo laba-cabbir graphene. waxay hagaajisaa iska caabbinta daxalka ee maaddada.
Marka la kordhiyo wakhtiga immersion (19.5 h), caabbinta substrate qaawan ayaa kordheysa, taas oo muujinaysa in ay ku jirto marxaladda labaad ee daxalka iyo filimka oxide birta ah ayaa lagu soo saaraa dusha sare ee substrate.Sidoo kale, marka la kordhiyo wakhtiga, caabbinta alumina saafiga ah dhoobada dhoobada ayaa sidoo kale kordhisa, taas oo muujinaysa in wakhtigan, inkastoo ay jirto saamaynta gaabis ah ee daahan dhoobada, electrolyte ayaa dhex galay interface bonding ee daahan / matrix, oo soo saaray filimka oxide. iyada oo loo marayo falcelinta kiimikada.
Marka la barbar dhigo daahan alumina ka kooban 0.2% mwnt-cooh-sdbs, daahan alumina ka kooban 0.2% graphene iyo daahan alumina ka kooban 0.2% mwnt-cooh-sdbs iyo 0.2% graphene, caabbinta daahan ayaa si weyn hoos ugu dhacay kororka waqtiga, hoos u dhac ku yimid. by 22.94%, 25.60% iyo 9.61% siday u kala horreeyaan, taas oo muujinaysa in electrolyte ma dhex gelin wadajirka u dhexeeya daahan iyo substrate wakhtigan, Tani waa sababta oo ah qaab-dhismeedka nanotubes carbon iyo graphene blocks dhexgalka hoose ee electrolyte, sidaas ilaalinta matrixka.Saamaynta isku-dhafan ee labada ayaa la sii xaqiijiyay.Dahaarka ka kooban laba nano maaddooyinka ayaa leh iska caabin daxalka ka wanaagsan.
Iyada oo loo marayo qalooca Tafel iyo isbeddelka isbeddelka qiimaha korantada korantada, waxaa la ogaaday in daahan dhoobada alumina leh graphene, carbon nanotubes iyo isku darkooda ay hagaajin karaan iska caabinta daxalka ee matrix birta, iyo saameynta isku-dhafka ah ee labadaba waxay sii wanaajin kartaa daxalka iska caabinta daaha dhoobada xabagta.Si loo sii sahamiyo saamaynta nano daroogooyinka ku leh iska caabbinta daxalka ee daahan, moofology dusha sare ee daahan ka dib markii daxalka la arkay.
Gudbi
Jaantus 5 (A1, A2, B1, B2) waxay muujinaysaa qaab-dhismeedka dusha sare ee 304 birta aan la daboolin iyo dhoobada aluminium saafiga ah ee dahaarka leh ee weynaynta kala duwan ka dib daxalka.Jaantuska 5 (A2) wuxuu muujinayaa in dusha sare ee daxalka uu noqdo mid qallafsan.Substrate-ka qaawan, dhowr godad oo waaweyn oo daxalka ah ayaa ka soo muuqda dusha sare ka dib marka la geliyo elektrolytka, taas oo muujinaysa in iska caabbinta daxalka ee matrixka birta ah ee qaawan ay liidato oo korantadu ay fududahay in la dhex galo matrixka.Dahaarka dhoobada alumina saafiga ah, sida ku cad Jaantuska 5 (B2), inkasta oo kanaalada daxalka ah ay abuurmaan daxalka ka dib, qaab dhismeedka cufan iyo iska caabbinta daxalka wanaagsan ee daahan dhoobada alumina saafi ah ayaa si wax ku ool ah u xannibaya duulaanka elektrolytka, taas oo sharraxaysa sababta hagaajin wax ku ool ah ee impedance ee daahan dhoobada alumina.
Gudbi
Qaab-dhismeedka dusha sare ee mwnt-cooh-sdbs, dahaarka ka kooban 0.2% graphene iyo dahaar ka kooban 0.2% mwnt-cooh-sdbs iyo 0.2% graphene.Waxaa la arki karaa in labada dahaar ee ay ku jiraan graphene ee Jaantuska 6 (B2 iyo C2) ay leeyihiin qaab dhismeed siman, isku xidhka u dhexeeya qaybaha dahaarka waa mid adag, iyo qaybaha isku-darka ah ayaa si adag loogu duudduubay koollo.Inkasta oo dusha sare ay nabaad guurto elektrolytka, waxa la sameeyay kanaalada daldaloolada yar.Daxalka ka dib, dusha dahaarka waa cufan waxaana jira dhismayaal cillado yar.Jaantuska 6 (A1, A2), iyadoo ay ugu wacan tahay sifooyinka mwnt-cooh-sdbs, dahaarka ka hor daxalka waa qaab dhismeed si siman loo qaybiyey.Daxalka ka dib, daloolada qaybta asalka ah ayaa noqda cidhiidhi iyo dheer, iyo kanaalka ayaa noqda mid qoto dheer.Marka la barbardhigo Jaantuska 6 (B2, C2), qaabdhismeedku wuxuu leeyahay cillado badan, kaas oo la jaan qaadaya cabbirka qaybinta qiimaha impedance daahan ee laga helay tijaabada daxalka korantada.Waxay muujinaysaa in daahan dhoobada alumina ka kooban graphene, gaar ahaan isku dhafka graphene iyo nanotube carbon, uu leeyahay iska caabin ugu fiican ee daxalka.Tani waa sababta oo ah qaab-dhismeedka kaarboon nanotube iyo graphene waxay si wax ku ool ah u xannibi karaan faafinta dillaaca waxayna ilaalin karaan matrixka.
5. Dood iyo soo koobid
Iyada oo loo marayo tijaabada iska caabbinta daxalka ee nanotubes kaarboon iyo waxyaabaha lagu daro graphene ee daahan dhoobada alumina iyo falanqaynta qaabdhismeedka sare ee dusha sare ee daahan, gabagabada soo socota ayaa la soo saaray:
(1) Marka wakhtiga daxalka uu ahaa 19 h, isagoo ku daray 0.2% hybrid carbon nanotube + 0.2% graphene isku dhafan walxaha alumina dhoobada, cufnaanta daxalka hadda kordhay 2.890 × 10-6 A / cm2 hoos 1.536 × 10-6 A / cm2, xannibaadda korantada ayaa laga kordhiyay 11388 Ω ilaa 28079 Ω, iyo waxtarka iska caabinta daxalka ayaa ah tan ugu weyn, 46.85%.Marka la barbar dhigo daahan dhoobada alumina saafi ah, daahan ka kooban graphene iyo nanotubes kaarboon ayaa iska caabin daxalka wanaagsan.
(2) Iyadoo kororka waqtiga immersion ee electrolyte, electrolyte galaa galay dusha wadajirka ah ee daahan / substrate si ay u soo saaraan filimka oxide bir ah, taas oo caqabad ku ah lays electrolyte galay substrate ah.Xakamaynta korantada ayaa marka hore hoos u dhacda ka dibna korodho, iyo iska caabinta daxalka ee daahan dhoobada alumina saafiga ah waa mid liidata.Qaab-dhismeedka iyo isku-dhafka kaarboon nanotubes-ka iyo graphene ayaa xannibay dhexgalka hoos-u-dhaca ee elektrolytka.Marka la qooyay saacadaha 19.5, korantada korantada ee daahan oo ay ku jiraan walxaha nano ayaa hoos u dhacay 22.94%, 25.60% iyo 9.61% siday u kala horreeyaan, caabbinta daxalka ee daahan ayaa wanaagsanayd.
6. Habka saamaynta ee daahan caabbinta daxalka
Iyada oo loo marayo qalooca Tafel iyo isbeddelka isbeddelka qiimaha korantada korantada, waxaa la ogaaday in daahan dhoobada alumina leh graphene, carbon nanotubes iyo isku darkooda ay hagaajin karaan iska caabinta daxalka ee matrix birta, iyo saameynta isku-dhafka ah ee labadaba waxay sii wanaajin kartaa daxalka iska caabinta daaha dhoobada xabagta.Si loo sii sahamiyo saamaynta nano daroogooyinka ku leh iska caabbinta daxalka ee daahan, moofology dusha sare ee daahan ka dib markii daxalka la arkay.
Jaantus 5 (A1, A2, B1, B2) waxay muujinaysaa qaab-dhismeedka dusha sare ee 304 birta aan la daboolin iyo dhoobada aluminium saafiga ah ee dahaarka leh ee weynaynta kala duwan ka dib daxalka.Jaantuska 5 (A2) wuxuu muujinayaa in dusha sare ee daxalka uu noqdo mid qallafsan.Substrate-ka qaawan, dhowr godad oo waaweyn oo daxalka ah ayaa ka soo muuqda dusha sare ka dib marka la geliyo elektrolytka, taas oo muujinaysa in iska caabbinta daxalka ee matrixka birta ah ee qaawan ay liidato oo korantadu ay fududahay in la dhex galo matrixka.Dahaarka dhoobada alumina saafiga ah, sida ku cad Jaantuska 5 (B2), inkasta oo kanaalada daxalka ah ay abuurmaan daxalka ka dib, qaab dhismeedka cufan iyo iska caabbinta daxalka wanaagsan ee daahan dhoobada alumina saafi ah ayaa si wax ku ool ah u xannibaya duulaanka elektrolytka, taas oo sharraxaysa sababta hagaajin wax ku ool ah ee impedance ee daahan dhoobada alumina.
Qaab-dhismeedka dusha sare ee mwnt-cooh-sdbs, dahaarka ka kooban 0.2% graphene iyo dahaar ka kooban 0.2% mwnt-cooh-sdbs iyo 0.2% graphene.Waxaa la arki karaa in labada dahaar ee ay ku jiraan graphene ee Jaantuska 6 (B2 iyo C2) ay leeyihiin qaab dhismeed siman, isku xidhka u dhexeeya qaybaha dahaarka waa mid adag, iyo qaybaha isku-darka ah ayaa si adag loogu duudduubay koollo.Inkasta oo dusha sare ay nabaad guurto elektrolytka, waxa la sameeyay kanaalada daldaloolada yar.Daxalka ka dib, dusha dahaarka waa cufan waxaana jira dhismayaal cillado yar.Jaantuska 6 (A1, A2), iyadoo ay ugu wacan tahay sifooyinka mwnt-cooh-sdbs, dahaarka ka hor daxalka waa qaab dhismeed si siman loo qaybiyey.Daxalka ka dib, daloolada qaybta asalka ah ayaa noqda cidhiidhi iyo dheer, iyo kanaalka ayaa noqda mid qoto dheer.Marka la barbardhigo Jaantuska 6 (B2, C2), qaabdhismeedku wuxuu leeyahay cillado badan, kaas oo la jaan qaadaya cabbirka qaybinta qiimaha impedance daahan ee laga helay tijaabada daxalka korantada.Waxay muujinaysaa in daahan dhoobada alumina ka kooban graphene, gaar ahaan isku dhafka graphene iyo nanotube carbon, uu leeyahay iska caabin ugu fiican ee daxalka.Tani waa sababta oo ah qaab-dhismeedka kaarboon nanotube iyo graphene waxay si wax ku ool ah u xannibi karaan faafinta dillaaca waxayna ilaalin karaan matrixka.
7. Dood iyo soo koobid
Iyada oo loo marayo tijaabada iska caabbinta daxalka ee nanotubes kaarboon iyo waxyaabaha lagu daro graphene ee daahan dhoobada alumina iyo falanqaynta qaabdhismeedka sare ee dusha sare ee daahan, gabagabada soo socota ayaa la soo saaray:
(1) Marka wakhtiga daxalka uu ahaa 19 h, isagoo ku daray 0.2% hybrid carbon nanotube + 0.2% graphene isku dhafan walxaha alumina dhoobada, cufnaanta daxalka hadda kordhay 2.890 × 10-6 A / cm2 hoos 1.536 × 10-6 A / cm2, xannibaadda korantada ayaa laga kordhiyay 11388 Ω ilaa 28079 Ω, iyo waxtarka iska caabinta daxalka ayaa ah tan ugu weyn, 46.85%.Marka la barbar dhigo daahan dhoobada alumina saafi ah, daahan ka kooban graphene iyo nanotubes kaarboon ayaa iska caabin daxalka wanaagsan.
(2) Iyadoo kororka waqtiga immersion ee electrolyte, electrolyte galaa galay dusha wadajirka ah ee daahan / substrate si ay u soo saaraan filimka oxide bir ah, taas oo caqabad ku ah lays electrolyte galay substrate ah.Xakamaynta korantada ayaa marka hore hoos u dhacda ka dibna korodho, iyo iska caabinta daxalka ee daahan dhoobada alumina saafiga ah waa mid liidata.Qaab-dhismeedka iyo isku-dhafka kaarboon nanotubes-ka iyo graphene ayaa xannibay dhexgalka hoos-u-dhaca ee elektrolytka.Marka la qooyay saacadaha 19.5, korantada korantada ee daahan oo ay ku jiraan walxaha nano ayaa hoos u dhacay 22.94%, 25.60% iyo 9.61% siday u kala horreeyaan, caabbinta daxalka ee daahan ayaa wanaagsanayd.
(3) Sababo la xiriira sifooyinka kaarboon nanotubes, daahan lagu daray kaarboon nanotubes kaligiis waxa uu leeyahay qaab-dhismeedka dalool siman qaybsan ka hor daxalka.Daxalka ka dib, daloolada qaybta asalka ah waxay noqotaa cidhiidhi iyo dheer, iyo kanaalada ayaa noqda kuwo qoto dheer.Dahaarka ka kooban graphene wuxuu leeyahay qaab dhismeed siman ka hor daxalka, isku darka u dhexeeya qayb ka mid ah daahan waa dhow yahay, iyo qaybaha wadarta waxaa si adag loo duudduubay by koollada.In kasta oo dusha sare ay ku dhufato elektrolyt ka dib daxalka, waxaa jira kanaalo daldaloolo ah oo yar iyo qaab-dhismeedku weli waa cufan.Qaab dhismeedka kaarboon nanotubes iyo graphene waxay si wax ku ool ah u xannibi karaan faafinta dillaaca waxayna ilaalin karaan matrixka.
Waqtiga boostada: Mar-09-2022