玻碳材料脉冲电纳米晶体镍之合金性能研究

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1、玻碳材料脉冲电纳米晶体镍之合金性能研究第1章绪论1.1引言随着经济、科技、社会的迅猛发展，人们对电沉积层的质量、性能要求越来越高，传统材料不能满足人们日益增长的需求。随着科学技术、人们认识的逐渐深入，人们开始对纳米介观领域产生了极大的兴趣，纳米技术把人类带入了纳米科技时代[1]。纳米粒子结构的特殊性使他们比传统固体材料具有优异的热力学、磁性、力学、电学、光学等特殊性能，具有很广的应用前景，有跨世纪材料之称，被人们誉为最具发展的21世纪材料[2]。纳米材料分为：纳米级结构材料、纳米级颗粒材料。纳米级结构材料

2、是指其结构单元的尺寸在1-100nm之间，尺寸很接近电子的相干长度，又与光的波长相接近，并且加之界面的特殊效应，使其表现出不同于该物质状态的性质，表现出特殊的熔点、光学、磁性、导电、导热等性能；纳米级颗粒材料指尺寸在1-100nm之间的纳米粒子组成，由于其处于过渡区域，既不属于典型的宏观系统，也不属于典型的微观系统，属于特殊的介观系统。这种材料具有小尺寸、宏观量子隧道等效应，纳米颗粒材料构成物质后，展现出与大块固体有显著不同的热力学、磁学、光学、力学、电学、化学物理等奇异特性[3-5]。材料由纳米尺度晶粒

3、构成时，物质中原子、电子的相互作用会受到小尺寸影响，晶界发生巨大变化。致使纳米材料展现出与粗晶材料不同的表面、小尺寸效应等特性，使得纳米材料具有特殊的物理、化学性能，使人们认识自然、改造自然发展到分子与原子水平。也为其他研究领域做出了很多贡献。飞速发展的新兴纳米材料正在引起人们的很大兴趣，纳米材料、纳米技术的迅速发展一定能进一步推动人类、社会的快步前进，成为未来生产、生活的主导。..1.2纳米材料与纳米科技纳米，是长度度量单位，跟毫米、厘米一样。1nm是十亿分之一米（10-9），有万分之一头发大小的粗细；

4、形象的说，1nm与1m相比正如乒乓球直径与地球相比[6]。纳米尺度虽小，却代表了科学技术的巨大进步。纳米材料自从发现到现在，迅速发展并极大的影响着人类的生活。纳米材料的微观组织结构是由内部晶粒、分界面构成的。只有当物体微粒尺寸减小到一定尺寸后，由于结构单元达到非常小的尺寸，能使之具有相对大的体积分数的分界面、晶界，由于这种特殊的结构决定了其与传统材料不同的机械、物理与化学特性。材料的界面效应具体是指原子数中的体积分数和表面的原子数的比例分数伴随着晶体粒子的尺寸的变化而变化。最终导致他的表面张力有所改变，导

5、致界面原子拥有较大的活性，结构不稳定，易于结合其它原子。纳米材料具有了高的化学活性，导致扩散系数变大，使原子在界面上扩散具有短的扩散途径。例如，能够在室温的条件下强烈的氧化并伴有燃烧的纳米颗粒金属离子。表面与界面效应与纳米材料的许多特性有关。纳米材料其内部结构单元尺寸达到了纳米级别，粒子的尺寸大小和本身物体的物理的特征长度相差无几，或者会比其更小。导致其能级排布呈间断的能带分布，呈现出分立的能级状态。运用等离子体共振频移技术与粒径的变化关系，改变纳米粒径大小来改变吸收边的位移，利用这一特性制成吸波材料。可

6、以运用到隐形飞机等尖端领域，促进国防事业的发展。.第2章实验材料与研究方法2.1实验材料本论文所采用的实验材料为：阳极99.9%镍板，与传统在Fe、Cu等基体上电沉积相比，本实验阴极材料采用具有导电性好、化学稳定性高、热胀系数小的新型玻碳材料。采用CHI660A型电化学工作站对玻碳材料电沉积层进行循环伏安曲线测试(CV)，辅助电极为铂电极，参比电极为Hg/HgO电极，测试在1MKOH溶液、0.5mol/LCH3OH的1MKOH溶液中，动电位扫描速度为10mV/s。测试后利用相应的Origin计算机软件进行

7、数据处理，分析其电化学性能、电沉积行为及其电催化性能。寻找实验规律，并确定实验的最优参数。电化学交流阻抗(EIS)采用的测试仪器与CV测试一样。测量频率范围为0.01～1.00105Hz，静置时间2s，测量信号为幅值5mV的正弦波。辅助电极为铂电极，参比电极为Hg/HgO电极，在CV峰值电位下，测试在1MKOH溶液、0.5mol/LCH3OH的1MKOH溶液中进行。利用相应的Origin软件进行数据处理，并分析其电化学性能。2.2玻碳材料电沉积层XRD分析X射线衍射已经成为金属研究与材料测定的重要方法技术

8、。现今广泛应用到科研、冶金、石化、石油、航空航天、材料等生产教学领域。本实验采用RigakuD/max-2500/PC型X射线衍射仪，以Cu做射线源，在40kv和150mA下进行。扫描范围20-100°，扫描速度为4°/min。通过Jade5.0对玻碳材料电沉积层晶态结构、相组成、相含量、平均晶粒尺寸、成分进行研究。研究电沉积层晶体结构与实验条件的关系。透射电子显微镜是通过加速而汇集的电子束投射到很薄的样品上反