CN104882295A - 碳化脱脂棉/石墨烯复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
碳化脱脂棉/石墨烯复合材料的制备方法，以商用脱脂棉为基体，通过与掺杂剂或活化剂的简单混合以及热处理得到三维网络状的杂质掺杂或多孔碳化脱脂棉电极材料；通过与石墨烯复合，得到碳化脱脂棉/石墨烯的复合材料。这种碳化脱脂棉/石墨烯柔性电极材料系双三维网络结构，一方面继承了脱脂棉的三维网络结构的特性，另一方面结合了石墨烯优良的电化学性能。这种复合材料具有良好的导电性和极高的比表面积，可直接用作柔性超级电容器电极，并且具有很高的比电容、良好的倍率性能以及循环稳定性。本发明就地取材，工业流程简单，符合环境友好型的设计理念。
Description
技术领域
本发明属于新能源材料技术领域，具体涉及碳化脱脂棉/石墨烯复合材料的制备方法。
背景技术
随着世界人口的快速增长和经济的不断发展，能源的耗尽和环境的污染直接威胁了人类的可持续发展。为了降低石油燃料的使用及减少二氧化碳的排放量，许多国家都加大了对混合电动汽车和电动汽车的研究和投入。混合电动汽车和电动汽车最关键的部分是电源系统，因此，开发高能量密度、高功率密度、长循环寿命、低成本、安全性能好和环境友好的高效储能器件尤为关键。
早在19世纪末，存在于电化学界面中的双电层电容性质被Helmholz发现。在上世纪50年代，美国人Becker就率先提出性能优良的电容器在能量密度方面可以和电池比肩，因此可以将其作为储能装置。Becker提出这个观念后不久，在60年代，美国标准石油公司就生产出一种全新的电容器，该电容器的电极为碳材料，其工作电压为6 V。随后，日本电气公司（NEC）以技术转让的方式获得了该项技术。在7年后，标准石油公司也首先在电化学电容器用碳材料方面实现了商业化。在上世纪七十年代末，美国电气公司也紧跟着开始生产超级电容器，也开创了美、日等发达国家大规模商业应用电化学电容器的先河。随着科研工作者在材料及材料制备工艺等关键技术方面的屡屡突破，超级电容器在产品质量和电化学性能上不断提升。到了上世纪末，超级电容器因为其大容量、高功率的特性逐步得到了全球市场的认可，进入了全面产业化发展时期，其市场也呈几何倍数增长。另外，除日常生活中的应用外，超级电容器在移动通讯、信息技术、航空航天和国防科技等关系国家发展及安全的领域也有着十分广泛的应用，许多国家制定出发展计划，将其列为重点的研究对象之一。
在众多的超级电容器电极材料中，多孔碳基三维网络结构以其优良的导电性，高的比表面积，极好的电化学稳定性吸引了人们广泛的关注，成为了该领域的研究热点。它不仅本身具有高的比容量，而且可以作为三维网络骨架，与其他三维网络结构复合，从而形成双三维网络结构，这样就更有利于材料表面电子与离子的传递与运输，其导电性及比表面积均有所提高。更重要的是，由于碳基三维网络结构的空间性，其可直接用作超级电容器的柔性电极材料，从而拓展了超级电容器的应用领域。
专利CN201310566939.X采用氧化石墨和多孔金属基材为起始材料，将三维的石墨烯气凝胶直接沉积在多孔的金属上，从而制得三维多孔结构。本发明则是以脱脂棉为三维网络骨架，利用更简单的活化剂造孔，得到独立自支撑的多孔碳基三维网络结构，不依托于其他任何物质存在。另外，之前的专利中所讲到的碳基三维网络复合材料均为一种三维网络结构与另外一种或几种一维或二维的材料复合，如三维多孔结构的石墨烯基纳米复合材料（专利CN201410181546.1）及石墨烯/碳纳米管复合气凝胶（专利CN201210123313.7）。本发明则不仅提到了一种单一的碳基三维网络结构，更是提到了两种不同的三维网络结构进行复合，即双三维网络结构，这样既保证了两种碳基三维网络结构的空间性（比表面积），又为作为柔性超级电容器电极提供了可能。
发明内容
本发明主要是采用碳化脱脂棉作为基体，掺杂剂或造孔剂作为活化剂，在其之上原位生成三维石墨烯，提供碳化脱脂棉/石墨烯复合材料的制备方法，制备得到的碳化脱脂棉/石墨烯具有优良的电化学性能，可作为柔性超级电容器的电极材料。并且该方法具有就地取材，价格低廉，操作简单，环境友好，适合大批量生产等优点。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
碳化脱脂棉/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A）制备碳化脱脂棉；
B）应用碳化脱脂棉与石墨烯前驱体制备碳化脱脂棉/石墨烯复合材料。
进一步地，所述步骤A）包括：商用脱脂棉直接用作原材料，无需任何预处理。首先将脱脂棉裁剪为适合于管式炉尺寸的固定形状，置于管式炉中，在惰性气体保护下，升至300-1000℃煅烧0.5-24 h，冷却至室温后取出，将煅烧后的产物置于H2SO4与HNO3混合酸中超声0.5-24 h，H2SO4与HNO3的体积比为3:1。取出后用大量的去离子水冲洗，然后再在60-100℃的烘箱中保温12-72h，得到最终的碳化脱脂棉。
进一步地，所述步骤A）包括：商用脱脂棉直接用作原材料，无需任何预处理。首先将脱脂棉裁剪为适合于管式炉尺寸的固定形状，然后与一种或多种掺杂剂混合，然后置于管式炉中，在惰性气体保护下，升温至500-1000℃，煅烧1-24 h，掺杂剂与脱脂棉的质量比为1:0-10，随后置于H2SO4与HNO3混合酸中超声0.5-24 h，H2SO4与HNO3的体积比为3:1，然后用大量的去离子水清洗，再在60-100℃的烘箱中保温12-72 h，得到最终杂质掺杂的碳化脱脂棉；
进一步地，所述步骤A）包括：商用脱脂棉直接用作原材料，无需任何预处理。首先将脱脂棉裁剪为适合于管式炉尺寸的固定形状，首先将其置于管式炉中，惰性气体保护下，300-1000℃煅烧0.5-24 h预先碳化，随后与造孔剂混合，造孔剂与碳化脱脂棉的质量比为1:0.1-10，将其在惰性气体保护下500-1000℃煅烧0.5-24 h，将得到的样品，依次用0.1-20 wt%稀盐酸水溶液、去离子水清洗，再置于60-100℃的烘箱中保温12-72 h，得到最终的多孔碳化脱脂棉；
所述的多孔碳化脱脂棉宏观尺寸为1 mm-1 m，其内部为多孔结构，孔径范围为0.5 nm-0.5 cm，碳、氧、氢的总含量大于99.9%，余量为氮及其他杂质元素，其中氧元素的质量分数为0.1-20%，其比表面积为100-2500m2g-1。
进一步地，所述步骤B）包括：首先将碳化脱脂棉进行研磨细化，然后将其与0.1-20mg mL-1的氧化石墨溶液超声混合均匀1-24h，碳化脱脂棉与氧化石墨的质量比为1:0.1-10，随后进行真空抽滤得到薄膜，将得到的薄膜置于60-100℃的烘箱中干燥12-72 h，得到碳化脱脂棉与氧化石墨的复合薄膜，然后将其置于氢碘酸中常温浸泡1-72 h，随后在惰性气体保护下200-1000 ℃煅烧1-24 h，得到最终的碳化脱脂棉/石墨烯复合薄膜材料。
碳化脱脂棉/石墨烯复合薄膜的宏观尺寸为1 mm-1m，其内部为多孔结构，孔径范围为0.5 nm-0.5cm，其比表面积为100-5500 m2g-1；其组分以质量分数计：碳化脱脂棉的含量占2-98 %，石墨烯的含量占98-2%。
进一步地，所述步骤B）包括：首先将碳化脱脂棉裁剪为尺寸适合于反应釜的固定形状，将其浸入0.1-20mg mL-1的氧化石墨溶液中超声混合1-24h，碳化脱脂棉与氧化石墨的质量比为1:0.1-10。然后将酚添加到氧化石墨溶液中，接着超声1-24h，使酚均匀分散于溶液中，酚与氧化石墨的质量比为1:0.1-10，将所得的均匀稳定的混合液放入到水热反应釜中，其中混合液体积占水热反应釜容积的10-90%；装入反应釜后，将其置于80-300℃的温度下保温2-72h，待反应釜降至常温后，将碳化脱脂棉/石墨烯水凝胶取出，经冷冻干燥或超临界干燥后，即可得到碳化脱脂棉/石墨烯气凝胶，随后将得到的气凝胶在惰性气体保护下200-1000℃煅烧1-24 h，得到最终的碳化脱脂棉/石墨烯气凝胶。
进一步地，所述的掺杂剂包括氮源和硼源，其中氮源包括硫酸铵，硝酸铵，尿素，三聚氰胺，蛋白胨中的一种或多种，硼源包括氮化硼，三氧化二硼，硼酸中的一种或多种。
进一步地，所述的造孔剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化镁、碳酸氢铵、氯化锌、磷酸中的一种或多种。
进一步地，所述的酚包括苯酚，邻苯二酚，对苯二酚，対甲苯酚，间甲苯酚，连苯三酚，均苯三酚等中的一种或多种。
进一步地，所述惰性气氛包括氮气、氩气和/或氦气。
本发明的有益效果为：
1、本发明中所采用的原料来源丰富，价格低廉，整个工艺简单，环境友好，且可批量生产。为同类物质的一系列处理提供了完整参考。
2、所制备的碳化脱脂棉/石墨烯复合材料具有独立自支撑性，可作为柔性超级电容器电极材料使用，增大了超级电容器的应用范围。
3、所制备的碳化脱脂棉/石墨烯复合薄膜，可以通过控制脱脂棉与氧化石墨的质量，从而控制薄膜的面积比容量；由于薄膜相对于粉末、纤维来说，可自由叠加，所以最终的材料可人为控制单位面积上的比容量。
4、所制备的碳化脱脂棉/石墨烯复合材料系双三维网络结构，由于脱脂棉三维网络结构的支撑作用，可有效避免石墨烯片层之间的堆积，增大比表面积，最终提高比容量。
5、所制备的碳化脱脂棉/石墨烯气凝胶中的石墨烯片具有十分规则的排列状态，这保证了气凝胶的优良导电性和较好的机械性能；通过冷冻干燥和超临界干燥的方法保持了石墨烯片之间良好的分散状态，从而保证获得非常大的比表面积。
附图说明
图1 本发明制备的碳化脱脂棉/石墨烯的复合材料的场发射扫描电子显微镜图；
图2 本发明制备多孔碳化脱脂棉/石墨烯复合薄膜的交流阻抗曲线；
图3 本发明制备氮掺杂碳化脱脂棉/石墨烯气凝胶复合材料的循环稳定性测试。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。
本发明提供一种碳化脱脂棉基柔性电极材料及其制备方法，通过掺杂或造孔的方式，应用表面工程制备高容量的三维网络结构，然后再通过与石墨烯的复合，使碳化脱脂棉嵌入到石墨烯的片层之间； 所述的三维碳化脱脂棉的宏观尺寸为1mm-1m，其内部为多孔结构，孔径范围为0.5nm-0.5cm，碳、氧、氢的总含量大于99.9%，余量为氮及其他杂质元素，其中氧元素的质量分数为0.1-20%，其比表面积为100-2500m2g-1。碳化脱脂棉/石墨烯复合材料的宏观尺寸为1mm-1m，其内部为多孔结构，孔径范围为0.5 nm-0.5 cm，其比表面积为100-5500m2g-1；其组分以质量分数计：碳化脱脂棉的含量占2-98%，石墨烯的含量占98-2%。
以下应用的氧化石墨水溶液通过如下方法制备：
（1）量取120 mL浓硫酸置于烧瓶中，将烧瓶在低温槽中冷却到0 oC搅拌保温0.5 h，随后加入2 g石墨和1 g硝酸钠的混合物并保温搅拌1 h，然后缓慢加入6 g高锰酸钾，控制反应温度不超过20 oC并搅拌2 h。
（2）将烧瓶从低温槽移至油浴锅，升温至30 oC并继续搅拌0.5 h，用滴管向上述黑色混合液中缓慢滴加150 mL去离子水，然后水浴升温至98 oC，保温搅拌40 min后移出油浴锅，逐渐加入50 mL双氧水溶液(5 %)，溶液呈现亮黄色。
（3）将亮黄色溶液进行离心洗涤，用5 %的稀盐酸和去离子水清洗至溶液无硫酸根离子。所得样品于80 oC下干燥，即得氧化石墨。
实例1商用脱脂棉直接用作原材料，无需任何预处理。首先将脱脂棉裁剪为适合管式炉尺寸的固定形状，称其质量为200 mg。将脱脂棉放在瓷舟中，瓷舟置于管式炉中，在氮气保护气氛下，以5 oC min-1的升温速率升至800 oC煅烧1 h。取出后，将碳化脱脂棉进行酸处理：将其置于硫酸/硝酸（体积比为3:1）的混合溶液中超声处理1h。取出后用2 L的去离子水浸泡两天以去除多余的酸及其他化学残留物，然后再在90 oC的烘箱中保温12 h，得到最终的碳化脱脂棉。
将得到的碳化脱脂棉取2 mg置于两片泡沫镍中作为工作电极，以金属Pt为对电极，以Hg/HgO电极作为参比电极，电解液为6 M KOH，充放电截止电压为-1-0 V，当充放电电流为0.1 A g-1时，其比容量为182 F g-1。
实例2商用脱脂棉直接用作原材料，无需任何预处理。首先将脱脂棉裁剪为适合管式炉尺寸的固定形状，称其质量为150 mg。将脱脂棉放在瓷舟上，脱脂棉底部铺一层均匀分散的尿素，尿素质量为600 mg，将瓷舟置于管式炉中，在氮气保护气氛下，以5 oC min-1的升温速率升至800 oC煅烧1 h，将掺氮碳化脱脂棉进行酸处理，将其置于硫酸/硝酸（体积比为3:1）的混合溶液中超声处理1h，取出后用2 L的去离子水浸泡两天以去除多余的酸及其他化学残留物，然后再在90 oC的烘箱中保温12 h，得到最终的氮掺杂碳化脱脂棉。
将得到的氮掺杂碳化脱脂棉取2 mg置于两片泡沫镍中作为工作电极，以金属Pt为对电极，以Hg/HgO电极作为参比电极，电解液为6 M KOH，充放电截止电压为-1-0 V，当充放电电流为0.1 A g-1时，其比容量为318 F g-1。
实例3商用脱脂棉直接用作原材料，无需任何预处理。首先将脱脂棉裁剪为适合管式炉尺寸的固定形状，称其质量为200 mg。将脱脂棉放在瓷舟上，脱脂棉底部铺一层混合均匀的尿素和三聚氰胺的混合物，尿素和三聚氰胺的质量均为400 mg。将瓷舟置于管式炉中，在氮气保护气氛下，以5 oC min-1的升温速率升至800 oC煅烧1 h，取出后，将掺氮的碳化脱脂棉进行酸处理，将其置于硫酸/硝酸（体积比为3:1）的混合溶液中超声处理1h，取出后用2 L的去离子水浸泡两天以去除多余的酸及其他化学残留物，然后再在90 oC的烘箱中保温12 h，得到最终的氮掺杂碳化脱脂棉。
将得到的氮掺杂碳化脱脂棉取2 mg置于两片泡沫镍中作为工作电极，以金属Pt为对电极，以Hg/HgO电极作为参比电极，电解液为6 M KOH，充放电截止电压为-1-0 V，当充放电电流为0.1 A g-1时，其比容量为308 F g-1。
实例4商用脱脂棉直接用作原材料，无需任何预处理。首先将脱脂棉裁剪为适合管式炉尺寸的固定形状，将脱脂棉放在瓷舟上，瓷舟置于管式炉中，在氮气保护气氛下800 oC煅烧1 h，得到碳化脱脂棉。随后称取50 mg的碳化脱脂棉，使其与100 mg KOH混合，随后再将脱脂棉与KOH的混合物在氮气保护气氛下800 oC煅烧1 h，待其冷却至室温后，再依次用10wt%稀盐酸水溶液、去离子水清洗，然后再在90 oC的烘箱中保温12 h，得到最终的多孔碳化脱脂棉。
将得到的多孔碳化脱脂棉取2 mg置于两片泡沫镍之间作为工作电极，以金属Pt为对电极，以Hg/HgO电极作为参比电极，电解液为6 M KOH，充放电截止电压为-1-0 V，当充放电电流为0.1 A g-1时，其比容量为314 F g-1。
实例5首先将氧化石墨进行研磨细化颗粒，然后与去离子水混合后配置成浓度为6mg mL-1的氧化石墨水溶液。然后将上述实例4制得的多孔碳化脱脂棉进行研磨细化纤维，取其24 mg，与4 mL氧化石墨水溶液混合，经过超声混合24h后，形成均匀稳定的悬浮液。然后将该悬浮液进行真空抽滤，将得到的多孔碳化脱脂棉/氧化石墨复合薄膜置于60 oC保温12 h。再将此复合薄膜在HI中常温浸泡24h，随后在氩氢保护气氛下300 oC煅烧1 h，得到最终的多孔碳化脱脂棉/石墨烯复合薄膜。
将得到的复合薄膜材料用刀切成2 mg左右的薄片并置于两片泡沫镍中作为工作电极，以金属Pt为对电极，以Hg/HgO电极作为参比电极，电解液为6 M KOH，充放电截止电压为-1-0 V，当充放电电流为0.1 A g-1时，其比容量为309 F g-1。
实例6首先将氧化石墨进行研磨细化颗粒，然后与去离子水混合后配置成浓度为6mg mL-1的氧化石墨水溶液。取实例3中得到的氮掺杂碳化脱脂棉10 mg，放置于25 mL的水热反应釜中，加入4 mL氧化石墨水溶液，超声处理2 h。然后再加入120 mg的对苯二酚，等形成均匀稳定的混合溶液后，然后将水热反应釜装配好置于100 oC的温度下保温12 h，待其自然冷却后得到氮掺杂碳化脱脂棉/石墨烯水凝胶。将氮掺杂碳化脱脂棉/石墨烯水凝胶取出后浸泡在2 L的去离子水中，以去除化学残留物。将制得的此水凝胶采用冷冻干燥技术对其进行干燥，而后得到氮掺杂碳化脱脂棉/石墨烯气凝胶。将得到的氮掺杂碳化脱脂棉/石墨烯气凝胶在N2气体保护下300 oC煅烧1 h，得到最终的氮掺杂碳化脱脂棉/石墨烯气凝胶。
将得到的氮掺杂碳化脱脂棉/石墨烯气凝胶用刀切成2 mg左右的薄片并置于两片泡沫镍中作为工作电极，以金属Pt为对电极，以Hg/HgO电极作为参比电极，电解液为6 M KOH，充放电截止电压为-1-0 V，当充放电电流为0.1 A g-1时，其比容量为391 F g-1。
Claims (10)
1.碳化脱脂棉/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A）制备碳化脱脂棉；
B）应用碳化脱脂棉与石墨烯前驱体制备碳化脱脂棉/石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A）包括：商用脱脂棉直接用作原材料，无需任何预处理，首先将脱脂棉裁剪为适合于管式炉尺寸的固定形状，置于管式炉中，在惰性气体保护下，升至300-1000℃煅烧0.5-24 h后取出，将煅烧后的产物浸入H2SO4/HNO3溶液中超声0.5-24 h，H2SO4与HNO3的体积比为3:1，取出后用大量的去离子水冲洗，然后再在60-100℃的烘箱中保温12-72h，得到最终的碳化脱脂棉。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A）包括：商用脱脂棉直接用作原材料，无需任何预处理，首先将脱脂棉裁剪为适合于管式炉尺寸的固定形状，然后与一种或多种掺杂剂混合，然后置于管式炉中，在惰性气体保护下，升温至500-1000℃，煅烧1-24 h，掺杂剂与脱脂棉的质量比为1:0-10，随后将得到的产物置于H2SO4/HNO3中超声处理0.5-24 h，H2SO4与HNO3的体积比为3:1，然后用大量的去离子水清洗，再在60-100℃的烘箱中保温12-72 h，得到最终杂质掺杂的碳化脱脂棉。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A）包括：商用脱脂棉直接用作原材料，无需任何预处理，首先将脱脂棉裁剪为适合于管式炉尺寸的固定形状，将其置于管式炉中，惰性气体保护下，300-1000℃煅烧0.5-24 h预先碳化，随后与造孔剂混合，造孔剂与脱脂棉的质量比为1:0.1-10，将其在惰性气体保护下500-1000℃煅烧0.5-24 h，将得到的样品，依次用0.1-20 wt%稀盐酸水溶液、去离子水清洗，再置于60-100℃的烘箱中保温12-72 h，得到最终的多孔碳化脱脂棉；
所述的多孔碳化脱脂棉宏观尺寸为1 mm-1 m，其内部为多孔结构，孔径范围为0.5 nm-0.5 cm，碳、氧、氢的总含量大于99.9%，余量为氮及其他杂质元素，其中氧元素的质量分数为0.1-20%，其比表面积为100-2500 m2g-1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B）包括：首先将碳化脱脂棉进行研磨细化，然后与0.1-20 mg mL-1的氧化石墨溶液经超声1-24h使其混合均匀，碳化脱脂棉与氧化石墨的质量比为1:0.1-10，随后进行真空抽滤得到薄膜，将得到的薄膜置于60-100℃的烘箱中干燥12-72 h，得到碳化脱脂棉与氧化石墨的复合薄膜，然后将其置于氢碘酸中常温浸泡1-72 h，随后在惰性气体保护下200-1000 ℃煅烧1-24 h，得到最终的碳化脱脂棉/石墨烯复合薄膜材料；
碳化脱脂棉/石墨烯复合薄膜的宏观尺寸为1 mm-1m，其内部为多孔结构，孔径范围为0.5 nm-0.5cm，其比表面积为100-5500 m2g-1；其组分以质量分数计：碳化脱脂棉的含量占2-98%，石墨烯的含量占98-2%。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B）包括：首先将碳化脱脂棉裁剪成尺寸适合于反应釜的固定形状，然后置于0.1-20mg mL-1的氧化石墨溶液中超声混合1-24h，碳化脱脂棉与氧化石墨的质量比为1:0.1-10，然后将酚添加到氧化石墨溶液中，接着超声1-24h，使酚均匀分散于溶液中，酚与氧化石墨的质量比为1:0.1-10，将所得的均匀稳定的混合液放入到水热反应釜中，其中混合液体积占水热反应釜容积的10-90%；装入反应釜后，将其置于80-300℃的温度下保温2-72h，待反应釜降至常温后，将碳化脱脂棉/石墨烯水凝胶取出，经冷冻干燥或超临界干燥后，即可得到碳化脱脂棉/石墨烯气凝胶，随后将得到的气凝胶在惰性气体保护下200-1000℃煅烧1-24 h，得到最终的碳化脱脂棉/石墨烯气凝胶。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的掺杂剂包括氮源和硼源，其中氮源包括硫酸铵，硝酸铵，尿素，三聚氰胺，蛋白胨中的一种或多种，硼源包括氮化硼，三氧化二硼，硼酸中的一种或多种。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的造孔剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化镁、碳酸氢铵、氯化锌、磷酸中的一种或多种。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的酚包括苯酚，邻苯二酚，对苯二酚，対甲苯酚，间甲苯酚，连苯三酚，均苯三酚等中的一种或多种。
10.根据权利要求2-6之一所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛包括氮气、氩气和/或氦气。
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