CN109913850A - 一种表面包覆复合薄膜的基底及其制备方法和应用 - Google Patents
一种表面包覆复合薄膜的基底及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109913850A CN109913850A CN201910173393.9A CN201910173393A CN109913850A CN 109913850 A CN109913850 A CN 109913850A CN 201910173393 A CN201910173393 A CN 201910173393A CN 109913850 A CN109913850 A CN 109913850A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- reaction chamber
- carbon nanotube
- preparation
- passed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 38
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 28
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 25
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 5
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 2
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N diacetone alcohol Natural products CC(=O)CC(C)(C)O SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 13
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 13
- 238000005253 cladding Methods 0.000 abstract description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 6
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 5
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 5
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 3
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 3
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- -1 carbon nanotube compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
本发明属于氢能源技术领域，具体为一种不锈钢表面直接生长类金刚石‑垂直碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用。本发明所述的方法制备表面包覆类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜的基底，在PECVD反应室中完成全部生长过程，样品被污染的可能性低，该方法简单，一步实验完成类金刚石薄膜和垂直碳纳米管的同时生长，不需要各种复杂设备；本发明制备的复合薄膜同时具有类金刚石和垂直碳纳米管结构，碳纳米管本身具有优异的导电性加之垂直结构能使得改性后的不锈钢表面达到超疏水效果，致密的类金刚石薄膜能有效防护不锈钢表面被腐蚀液体入侵，提高双极板的耐腐蚀性；表面包覆类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜的不锈钢适用于加工低温环境下燃料电池的双极板。
Description
技术领域
本发明属于氢能源技术领域，具体为一种不锈钢表面直接生长类金刚石-垂直碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
能源是人类赖以生存的物质基础，是社会可持续发展的重要保障。但是随着工业化的不断进步，能源问题成了当今社会不可避免的重要问题之一。目前，人类利用能源的主要方式是通过燃料把不可再生的化石燃料中化学能转化成所需的能量，而化石能源有限的储量和对环境造成的污染必将制约人类社会的健康发展。随着人们逐渐意识到传统的化石燃料带来的能源危机和环境危机，寻找代替传统能源的新型清洁能源成为世界各国应对挑战的当务之急。在太阳能、风能等可再生清洁能源为代表的新型能源中，氢能作为一种可再生清洁能源开始为各国政府和企业所关注，和传统能源给相比，氢能更适合现代人类社会对能源的要求。首先，氢能资源丰富，获取成本低廉；其次，氢能的发热值为142.351kJ·kg-1,为传统汽油发热值的3倍；最后，氢能燃烧产物只有水和热，不会污染环境。
氢燃料电池是通过氧化还原反应将储存于氢燃料和氧化剂中化学能转化成电能的发电装置。因为燃料电池其具有的安全、高效、启动快、无污染、噪声小等特点，在电动汽车，固定电站，可移动电源等领域有着极其广泛的运用前景，其中在汽车领域的应用最为突出。但是想将其大范围运用于汽车领域时，将会面临更多的挑战。其中保证燃料电池在低温环境下正常自启动的问题引起相关研究者的广泛关注。
双极板是质子交换膜燃料电池中最主要的组成部分之一，其成本和质量在燃料电池中占据很大比重。不锈钢双极板以其良好的机械性能，优异的导电导热性，成本低，易成型等特点，被认为是石墨双极板最合适的代替者。但是在燃料电池工作环境中，不锈钢双极板表面会产生导电性较差的钝化膜，同时也易发生腐蚀电离出污染质子交换膜的金属离子。而且低温环境带来的双极板流道内结冰而阻塞气体传输的问题会致使电池自启动失败。所以在低温环境下，通过改性提高不锈钢双极板导电性，耐腐蚀性，疏水性和抗结冰性能显得尤为重要。在改性材料中类金刚石薄膜因为良好的致密性和良好的化学惰性可以用以提高双极板的耐腐蚀性。而垂直形貌的碳纳米管除了具有良好的导电性外还能使得双极板表面达到超疏水效果。所以把两者复合在一起的结构作为双极板改性薄膜有很好的研究前景。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中不足，而提供一种在不锈钢表面直接构筑类金刚石-垂直碳纳米管复合薄膜及其制备方法，提高不锈钢的导电性、耐腐蚀性、疏水性及抗结冰性能，用于加工低温环境下燃料电池的双极板。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种表面包覆类金刚石-垂直碳纳米管复合薄膜的基底的制备方法，基于等离子体增强化学气相沉积设备，所述方法包括如下步骤：
S1、取不锈钢作为基底；
S2、基底经丙酮、乙醇和去离子水依次超声预清洗后，放入等离子体增强化学气相沉积设备的反应室内，将反应室抽真空后往反应室中通入氢气，打开射频，产生的氢离子体再次清洗基底表面；
S3、基底清洗完成后关闭射频，继续往反应室中通入氢气，同时升高反应室内温度至600℃～700℃，温度到达后往反应室内通入甲烷，打开射频，直至基底表面生长出致密的类金刚石薄膜；
S4、薄膜生长完成后关闭射频，停止通入甲烷和氢气，待反应室冷却至室温后打开射频，往反应室内通入氨气，在基底表面刻蚀形成催化剂碳颗粒；
S5、关闭氨气，升高反应室内温度至720℃～760℃，温度到达后往反应室内通入乙炔和氨气，同时打开射频，在等离子体的作用下基底表面生长出垂直碳纳米管；
S6、生长结束后，待反应室冷却至室温取出样品，即得表面包覆复合薄膜的基底。
作为优选，步骤S1中所述基底为304不锈钢。
作为优选，步骤S2中将反应室抽真空至基础压强为50～100mT，所述基底在丙酮和乙醇中超声预清洗的时间均为8～15min，所述基底经氢等离子体再次清洗时的射频功率为180～220V、时间为10～20min。
作为优选，步骤S3中通入所述甲烷的流量为5～10sccm，射频功率为180～210W，类金刚石薄膜的生长时间为40～60min。
作为优选，步骤S4中通入所述氨气的流量为25～30sccm，射频功率为130～150W，刻蚀时间为10～15min。
作为优选，步骤S5中通入所述乙炔的流量为5～10sccm，所述氨气的流量为10～15sccm，射频功率为280～320W，所述垂直碳纳米管的生长时间为15～30min。
本发明还提供一种上述方法制备的表面包覆类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜的基底，所述复合薄膜包括类金刚石薄膜和生长于类金刚石薄膜表面的垂直碳纳米管，所述基底为不锈钢，表面包覆所述复合薄膜的不锈钢用于加工燃料电池的双极板。
本发明的有益效果是：
本发明所述的方法制备表面包覆类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜的基底，在PECVD反应室中完成全部生长过程，样品被污染的可能性低，制成的样品性能好；本发明方法简单，一步实验完成类金刚石薄膜和垂直碳纳米管的同时生长，不需要各种复杂设备；本发明制备的复合薄膜经过Raman光谱、扫描电镜证明该复合薄膜同时具有类金刚石和垂直碳纳米管结构，碳纳米管本身具有优异的导电性加之垂直结构能使得改性后的不锈钢表面达到超疏水效果，并且能有效延长在低温环境下的抗结冰时间，致密的类金刚石薄膜能有效防护不锈钢表面被腐蚀液体入侵，提高双极板的耐腐蚀性；表面包覆类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜的不锈钢适用于加工低温环境下燃料电池的双极板。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的类金刚石-垂直碳纳米管复合薄膜的SEM图；
图2为本发明实施例1制备的不锈钢表面包覆复合薄膜的接触角示意图；
图3为本发明实施例1制备的表面包覆复合薄膜的不锈钢与裸不锈钢原位结冰实验的对比图；
图4为本发明实施例1制备的表面包覆复合薄膜的不锈钢与裸不锈钢接触电阻测试结果的对比图；
图5为本发明实施例1制备的表面包覆复合薄膜的不锈钢与裸不锈钢耐腐蚀测试结果的对比图。
其中，图3、图4和图5中所示的304SS为裸304不锈钢，sample为表面包覆复合薄膜的304不锈钢。
具体实施方式
下面通过实施例，结合附图，对本发明的技术方案进一步阐述说明。
实施例1：
一种表面包覆类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜的基底的制备方法，基于等离子体增强化学气相沉积设备，所述方法包括如下步骤：
S1、选择304不锈钢作为基底，用砂纸打磨后用丙酮、乙醇和去离子水依次超声预清洗10min；
S2、将清洗后的基底放入等离子体增强化学气相沉积设备的反应室内，将反应室抽真空至压强为50mT，通入流量为10sccm的氢气，使反应室内气压维持在100mT，打开射频，射频功率为200W，产生氢等离子体清洗基底表面，清洗时间为15min；
S3、基底清洗完成后关闭射频，维持氢气通入流量为10sccm，同时升温至类金刚石的生长温度650℃，到达指定温度后通入流量为10sccm的甲烷和30sccm的氢气，射频功率控制在200W，甲烷在高温和等离子体的共同作用下产生活性基团沉积在基底表面形成致密的类金刚石薄膜，类金刚石薄膜的生长时间为40min；
S4、类金刚石薄膜生长完成后关闭射频和甲烷，待样品冷却至室温后通入氨气在基底表面刻蚀，控制氨气流量为30sccm，射频功率为150W，刻蚀时间为10min，氨气刻蚀的主要作用是使得类金刚石薄膜表面出现均匀分布的纳米级碳颗粒；
S5、经过氨气处理后，将反应室升温至碳纳米管的生长温度750℃，到达温度后通入流量为6sccm的乙炔和14sccm的氨气，打开射频，功率为300W，在等离子体的作用下含碳活性基团以类金刚石表面的碳颗粒作为催化剂开始生长垂直碳纳米管，碳纳米管的生长时间为20min，生长结束后降至室温取出样品即得表面包覆类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜的基底。
如附图1所示，通过对复合薄膜进的表面形貌表征可以看出不锈钢表面的类金刚石薄膜较为致密，碳纳米管紧密排列呈垂直状。
如附图2和附图3所示，通过对生长有复合薄膜的304不锈钢进行疏水性和抗结冰测试，实验结显示其表面接触角达150°，且表面的黏附性较弱，而且在低温环境下复合薄膜的结冰时间是裸304不锈钢的4倍。
如附图4和附图5所示，对表面包覆复合薄膜的304不锈钢与裸304不锈钢进行导电性和耐腐蚀性的对比测试，结果显示表面包覆复合薄膜的304不锈钢的接触电阻为16.3mΩ·cm-2左右，仅为裸304不锈钢的接触电阻的十分之一，而腐蚀电位为0.12V，相比裸304不锈钢的腐蚀电位-0.23V，其正移了0.35V，腐蚀电流密度为1.94μA·cm-2，相比于裸304不锈钢的腐蚀电流密度17.5μA·cm-2降低了一个数量级。
实施例2：
一种表面包覆类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜的基底的制备方法，基于等离子体增强化学气相沉积设备，所述方法包括如下步骤：
S1、选择304不锈钢作为基底，用砂纸打磨后用丙酮、乙醇和去离子水依次超声预清洗8min；
S2、将清洗后的基底放入等离子体增强化学气相沉积设备的反应室内，将反应室抽真空至压强为80mT，通入流量为10sccm的氢气，使反应室内气压维持在100mT，打开射频，射频功率为180W，产生氢等离子体再次清洗基底表面，清洗时间为10min；
S3、基底清洗完成后关闭射频，维持氢气通入流量为10sccm，同时升温至类金刚石的生长温度620℃，温度到达后通入流量为9sccm的甲烷和30sccm的氢气，射频功率控制在210W，甲烷在高温和等离子体的共同作用下产生活性基团沉积在基底表面形成致密的类金刚石薄膜，类金刚石薄膜的生长时间为50min；
S4、类金刚石薄膜生长完成后关闭射频和甲烷，待样品冷却至室温后通入氨气在基底表面刻蚀，控制氨气流量为25sccm，射频功率为140W，刻蚀时间为15min，氨气刻蚀的主要作用是使得类金刚石薄膜表面出现均匀分布的纳米级碳颗粒；
S5、经过氨气处理后，将反应室升温至碳纳米管的生长温度760℃，到达温度后通入流量为5sccm的乙炔和15sccm的氨气，打开射频，功率为310W，在等离子体的作用下含碳活性基团以类金刚石表面的碳颗粒作为催化剂开始生长垂直碳纳米管，碳纳米管的生长时间为30min，生长结束后降至室温取出样品即得表面包覆类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜的基底。
实施例3：
一种表面包覆类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜的基底的制备方法，基于等离子体增强化学气相沉积设备，所述方法包括如下步骤：
S1、选择304不锈钢作为基底，用砂纸打磨后用丙酮、乙醇和去离子水依次超声预清洗15min；
S2、将清洗后的基底放入等离子体增强化学气相沉积设备的反应室内，将反应室抽真空至压强为100mT，通入流量为10sccm的氢气，打开射频，射频功率为220W，产生氢等离子体再次清洗基底表面，清洗时间为10min；
S3、基底清洗完成后关闭射频，维持氢气通入流量为10sccm，同时升温至类金刚石的生长温度700℃，温度到达后通入流量为5sccm的甲烷和30sccm的氢气，射频功率控制在180W，甲烷在高温和等离子体的共同作用下产生活性基团沉积在基底表面形成致密的类金刚石薄膜，类金刚石薄膜的生长时间为60min；
S4、类金刚石薄膜生长完成后关闭射频和甲烷，待样品冷却至室温后通入氨气在基底表面刻蚀，控制氨气流量为30sccm，射频功率为130W，刻蚀时间为15min，氨气刻蚀的主要作用是使得类金刚石薄膜表面出现均匀分布的纳米级碳颗粒；
S5、经过氨气处理后，将反应室升温至碳纳米管的生长温度750℃，到达温度后通入流量为10sccm的乙炔和10sccm的氨气，打开射频，功率为280W，在等离子体的作用下含碳活性基团以类金刚石表面的碳颗粒作为催化剂开始生长垂直碳纳米管，碳纳米管的生长时间为25min，生长结束后降至室温取出样品即得表面包覆类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜的基底。
综上所述本发明提供了一种在不锈钢表面直接生长类金刚石-垂直碳纳米管复合结构的方法，本发明所述的方法制备类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜，在PECVD反应室中完成全部生长过程，样品被污染的可能性低，制成的样品性能好；本发明方法简单，一步实验完成类金刚石薄膜和垂直碳纳米管的同时生长，不需要各种复杂设备；本发明制备的复合薄膜经过Raman光谱、扫描电镜证明该复合薄膜同时具有类金刚石和垂直碳纳米管结构，碳纳米管本身具有优异的导电性加之垂直结构能使得改性后的不锈钢表面达到超疏水效果，并且能有效延长在低温环境下的抗结冰时间，致密的类金刚石薄膜能有效防护不锈钢表面被腐蚀液体入侵，提高双极板的耐腐蚀性；表面包覆类金刚石垂直碳纳米管复合薄膜的不锈钢适用于加工低温环境下燃料电池的双极板。
以上所述的实施例只是本发明的较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。
Claims (8)
1.一种表面包覆复合薄膜的基底的制备方法，基于等离子体增强化学气相沉积设备，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、取不锈钢作为基底；
S2、基底经丙酮、乙醇和去离子水依次超声预清洗后，放入等离子体增强化学气相沉积设备的反应室内，将反应室抽真空后往反应室中通入氢气，打开射频，产生的氢离子体再次清洗基底表面；
S3、基底清洗完成后关闭射频，继续往反应室中通入氢气，同时升高反应室内温度至600℃～700℃，温度到达后往反应室内通入甲烷，打开射频，直至基底表面生长出致密的类金刚石薄膜；
S4、薄膜生长完成后关闭射频，停止通入甲烷和氢气，待反应室冷却至室温后打开射频，往反应室内通入氨气，在基底表面刻蚀形成催化剂碳颗粒；
S5、关闭氨气，升高反应室内温度至720℃～760℃，温度到达后往反应室内通入乙炔和氨气，同时打开射频，在等离子体的作用下基底表面生长出垂直碳纳米管；
S6、生长结束后，待反应室冷却至室温取出样品，即得表面包覆复合薄膜的基底。
2.根据权利要求1所述的表面包覆复合薄膜的基底的制备方法，其特征在于，步骤S2中反应室的真空压强为50～100mT，所述基底在丙酮和乙醇中超声预清洗的时间均为8～15min，所述基底经氢等离子体再次清洗时的射频功率为180～220V、时间为10～20min。
3.根据权利要求1所述的表面包覆复合薄膜的基底的制备方法，其特征在于，步骤S3中通入所述甲烷的流量为5～10sccm，射频功率为180～210W，所述类金刚石薄膜的生长时间为40～60min。
4.根据权利要求1所述的表面包覆复合薄膜的基底的制备方法，其特征在于，步骤S4中通入所述氨气的流量为25～30sccm，射频功率为130～150W，刻蚀时间为10～15min。
5.根据权利要求1所述的表面包覆复合薄膜的基底的制备方法，其特征在于，步骤S5中通入所述乙炔的流量为5～10sccm，所述氨气的流量为10～15sccm，射频功率为280～320W，所述垂直碳纳米管的生长时间为15～30min。
6.根据权利要求1所述的表面包覆复合薄膜的基底的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述基底为304不锈钢。
7.一种权利要求1～6任意一项所述的方法制备的表面包覆复合薄膜的基底。
8.一种权利要求1～6任意一项所述的方法制备的表面包覆复合薄膜的基底，其特征在于，用于加工燃料电池的双极板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910173393.9A CN109913850B (zh) | 2019-03-07 | 2019-03-07 | 一种表面包覆复合薄膜的基底及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910173393.9A CN109913850B (zh) | 2019-03-07 | 2019-03-07 | 一种表面包覆复合薄膜的基底及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109913850A true CN109913850A (zh) | 2019-06-21 |
| CN109913850B CN109913850B (zh) | 2021-07-23 |
Family
ID=66963791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910173393.9A Active CN109913850B (zh) | 2019-03-07 | 2019-03-07 | 一种表面包覆复合薄膜的基底及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109913850B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110551975A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-12-10 | 佛山科学技术学院 | 一种复合多层疏水耐蚀薄膜及其制备方法和应用 |
| CN111514764A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-08-11 | 大连理工大学 | 超疏水不锈钢-碳纳米管复合膜的制备及水处理应用 |
| CN114927713A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-08-19 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种流场板及其制备方法和应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101448740A (zh) * | 2006-05-22 | 2009-06-03 | 株式会社丰田中央研究所 | 非晶碳膜、形成非晶碳膜的方法、具有非晶碳膜的导电性部件以及燃料电池用隔板 |
| CN101600646A (zh) * | 2006-12-14 | 2009-12-09 | 卧龙岗大学 | 纳米管和碳层的纳米结构复合物 |
| WO2010144457A2 (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-16 | Ramesh Sivarajan | Solution based nanostructured carbon materials (ncm) coatings on bipolar plates in fuel cells |
| CN104080945A (zh) * | 2012-01-30 | 2014-10-01 | 株式会社丰田中央研究所 | 无定形碳膜、无定形碳膜的形成方法、具备无定形碳膜的导电性构件和燃料电池用隔板 |
| CN105514468A (zh) * | 2010-12-16 | 2016-04-20 | 24M技术公司 | 高能量密度氧化还原液流装置 |
| CN105655611A (zh) * | 2009-07-20 | 2016-06-08 | 通用汽车环球科技运作公司 | 燃料电池双极板的传导性的和亲水性的表面改性 |
| CN106252681A (zh) * | 2015-06-10 | 2016-12-21 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 不锈钢基板上作为bpp涂层的石墨烯的低温大气压原子层沉积(ald) |
-
2019
- 2019-03-07 CN CN201910173393.9A patent/CN109913850B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101448740A (zh) * | 2006-05-22 | 2009-06-03 | 株式会社丰田中央研究所 | 非晶碳膜、形成非晶碳膜的方法、具有非晶碳膜的导电性部件以及燃料电池用隔板 |
| CN101600646A (zh) * | 2006-12-14 | 2009-12-09 | 卧龙岗大学 | 纳米管和碳层的纳米结构复合物 |
| WO2010144457A2 (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-16 | Ramesh Sivarajan | Solution based nanostructured carbon materials (ncm) coatings on bipolar plates in fuel cells |
| US20120219881A1 (en) * | 2009-06-09 | 2012-08-30 | Ramesh Sivarajan | Solution based nanostructured carbon materials (ncm) coatings on bipolar plates in fuel cells |
| CN105655611A (zh) * | 2009-07-20 | 2016-06-08 | 通用汽车环球科技运作公司 | 燃料电池双极板的传导性的和亲水性的表面改性 |
| CN105514468A (zh) * | 2010-12-16 | 2016-04-20 | 24M技术公司 | 高能量密度氧化还原液流装置 |
| CN104080945A (zh) * | 2012-01-30 | 2014-10-01 | 株式会社丰田中央研究所 | 无定形碳膜、无定形碳膜的形成方法、具备无定形碳膜的导电性构件和燃料电池用隔板 |
| CN106252681A (zh) * | 2015-06-10 | 2016-12-21 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 不锈钢基板上作为bpp涂层的石墨烯的低温大气压原子层沉积(ald) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| N.DE LAS HERAS ET AL.: "A review of metal separator plate materials suitable for automotive PEM fuel cells", 《ENERGY ENVIRON.SCI》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110551975A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-12-10 | 佛山科学技术学院 | 一种复合多层疏水耐蚀薄膜及其制备方法和应用 |
| CN110551975B (zh) * | 2019-09-27 | 2022-04-26 | 佛山科学技术学院 | 一种复合多层疏水耐蚀薄膜及其制备方法和应用 |
| CN111514764A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-08-11 | 大连理工大学 | 超疏水不锈钢-碳纳米管复合膜的制备及水处理应用 |
| CN111514764B (zh) * | 2020-04-09 | 2022-05-27 | 大连理工大学 | 超疏水不锈钢-碳纳米管复合膜的制备及水处理应用 |
| CN114927713A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-08-19 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种流场板及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109913850B (zh) | 2021-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106450154B (zh) | 一种锂离子电池铝集流体表面原位生长石墨烯的制备方法 | |
| CN110284102B (zh) | 一种金属碳化物晶体复合涂层及其制备方法 | |
| CN109913850A (zh) | 一种表面包覆复合薄膜的基底及其制备方法和应用 | |
| CN103956275A (zh) | 三维石墨烯网络增强活性炭超级电容器极片的制备方法 | |
| CN103474256A (zh) | 一种垂直取向石墨烯表面修饰的集流体及其制备方法 | |
| CN103579630A (zh) | 一种铝箔集流体的制备方法及应用 | |
| CN103880091B (zh) | 一种纳米六边形氧化铁的制备方法 | |
| CN105870457A (zh) | 一种表面改性的铝箔集流体及其应用 | |
| CN104269283B (zh) | 一种高比电容石墨烯超级电容器电极材料的制备方法 | |
| CN105576216A (zh) | 一种α-硫化镍/石墨烯复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN106350849B (zh) | 铝表面高吸收与低发射太阳光谱的氧化膜电沉积制备方法 | |
| CN202473615U (zh) | 一种基于垂直取向石墨烯的超级电容器电极 | |
| CN103515119A (zh) | 一种正极集流体及其制备方法和应用 | |
| CN104064378A (zh) | 一种低成本三维结构石墨烯-铝超级电容器复合电极材料的制备方法 | |
| CN110190286A (zh) | 一种基于原位生长的垂直石墨烯-铜箔复合集流体及其制备方法 | |
| CN102054989B (zh) | 质子交换膜燃料电池用双极板及其制备方法 | |
| CN103646789B (zh) | 一种石墨烯-铂超级电容器复合电极材料的制备方法 | |
| CN106803570B (zh) | 一种锂电池用SiCO-碳纳米管复合薄膜电极 | |
| CN104319117B (zh) | 一种3d碗状混合纳米结构石墨烯超级电容器电极材料的制备方法 | |
| CN104117349A (zh) | 借助雾化乙醇辅助渗透高温热解制备碳纳米管阵列/过渡金属氧化物同轴结构材料的方法 | |
| CN103824704B (zh) | 一种碳纳米管-石墨烯超级电容器复合电极材料的制备方法 | |
| CN106784915A (zh) | 一种不锈钢表面石墨烯防腐涂层的制备方法 | |
| CN107317043B (zh) | 一种铝合金双极板表面石墨烯/二氧化锡三明治结构薄膜的制备方法 | |
| CN110890224B (zh) | 一种二硒化钼/碳纳米管阵列复合电极、制备方法及应用 | |
| CN104445443B (zh) | 一种制备纳米片结构氧化钴电极的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20190621 Assignee: ZHEJIANG LISHUI BLUE SKY PEN Co.,Ltd. Assignor: JIANG University OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980037306 Denomination of invention: A Surface Coated Composite Film Substrate and Its Preparation Method and Application Granted publication date: 20210723 License type: Common License Record date: 20230630 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20190621 Assignee: HUZHOU HONGWEI NEW ENERGY AUTOMOBILE CO.,LTD. Assignor: JIANG University OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980045598 Denomination of invention: A Surface Coated Composite Film Substrate and Its Preparation Method and Application Granted publication date: 20210723 License type: Common License Record date: 20231103 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |