3分鐘，繼續(xù)升溫至1040 °C，然后通入苯氣體進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間0.5分鐘，反應(yīng)結(jié)束后停止通入苯氣體，在氫氣和氬氣的混合氣氛中冷卻至室溫，制備得到石墨烯層。把半成品取出保存。
[0021]使用真空磁控濺射技術(shù)在半成品的石墨烯層表面沉積Co作為第二過(guò)渡金屬層，其工作參數(shù)為:真空腔本底真空< 5X10 2Pa，濺射鍍膜時(shí)真空腔室內(nèi)壓力< IPa，每分米靶寬幅施加的靶功率密度為0.1千瓦?1千瓦，第二過(guò)渡金屬層的平均厚度為5 nm，將經(jīng)過(guò)表面沉積Co的半成品置于真空爐腔內(nèi)，抽真空至爐腔內(nèi)部本底真空< 2 Pa，再升溫至800°C，升溫過(guò)程中通入氬氣作為保護(hù)氣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度后通入乙烷氣體，乙烷氣體與氬氣的體積比為1:5，反應(yīng)20分鐘后結(jié)束，停止通入乙烷氣體，在氬氣氣氛的保護(hù)下冷卻至室溫，從而得到一種石墨烯和碳納米管復(fù)合多孔電極材料，最后把產(chǎn)品取出保存。
[0022]實(shí)施例2:
以泡沫鋁為基體，所選泡沫鋁的平均孔直徑為400 μ m，厚度為0.8 mm，使用真空磁控濺射技術(shù)在基體表面沉積Cu-Ni合金作為第一過(guò)渡金屬層，其工作參數(shù)為:真空腔本底真空< 5X 10 2Pa，濺射鍍膜時(shí)真空腔室內(nèi)壓力< IPa，每分米靶寬幅施加的靶功率密度為0.1千瓦?1千瓦，第一過(guò)渡金屬層的平均厚度為300 nm，將經(jīng)過(guò)表面沉積Cu_Ni合金的泡沫鋁置于真空爐腔內(nèi)，抽真空至爐腔內(nèi)部本底真空< 2 Pa，再升溫至800 °C，同時(shí)通入氫氣和氬氣的混合氣體，保溫20分鐘，繼續(xù)升溫至975 °C，然后通入乙烯氣體進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間12分鐘，反應(yīng)結(jié)束后停止通入乙烯氣體，在氬氣氣氛的保護(hù)下冷卻至室溫，制備得到石墨烯層。把半成品取出保存。
[0023]使用真空磁控濺射技術(shù)在半成品的石墨烯層表面沉積Ni作為第二過(guò)渡金屬層，其工作參數(shù)為:真空腔本底真空< 5X10 2Pa，濺射鍍膜時(shí)真空腔室內(nèi)壓力< IPa，每分米靶寬幅施加的靶功率密度為0.1千瓦?1千瓦，第二過(guò)渡金屬層的平均厚度為400 nm，將經(jīng)過(guò)表面沉積Ni的半成品置于真空爐腔內(nèi)，抽真空至爐腔內(nèi)部本底真空< 2 Pa，再升溫至700°C，升溫過(guò)程中通入氬氣作為保護(hù)氣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度后通入甲烷氣體，甲烷氣體與氬氣的體積比為1:2，反應(yīng)30分鐘后結(jié)束，停止通入甲烷氣體，在氬氣氣氛的保護(hù)下冷卻至室溫，從而得到一種石墨烯和碳納米管復(fù)合多孔電極材料，最后把產(chǎn)品取出保存。
[0024]實(shí)施例3:
以泡沫鎳鐵為基體，所選泡沫鎳鐵的平均孔直徑為500 μ m，厚度為1.5 mm，使用真空磁控濺射技術(shù)在基體表面沉積Co-Ni合金作為第一過(guò)渡金屬層，其工作參數(shù)為:真空腔本底真空< 5X102Pa，濺射鍍膜時(shí)真空腔室內(nèi)壓力< IPa，每分米靶寬幅施加的靶功率密度為0.1千瓦?1千瓦，第一過(guò)渡金屬層的平均厚度為400 nm，將經(jīng)過(guò)表面沉積Co_Ni合金的泡沫鎳鐵置于真空爐腔內(nèi)，抽真空至爐腔內(nèi)部本底真空<2 Pa，再升溫至850 °C，同時(shí)通入氫氣和氬氣的混合氣體，保溫30分鐘，繼續(xù)升溫至1000 °C，然后通入甲烷氣體進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間20分鐘，反應(yīng)結(jié)束后停止通入甲燒氣體，在氫氣和氬氣的混合氣氛中冷卻至室溫，制備得到石墨烯層。把半成品取出保存。
[0025]使用真空磁控濺射技術(shù)在半成品的石墨烯層表面沉積Fe-Co合金作為第二過(guò)渡金屬層，其工作參數(shù)為:真空腔本底真空< 5X10 2Pa，濺射鍍膜時(shí)真空腔室內(nèi)壓力< IPa，每分米靶寬幅施加的靶功率密度為0.1千瓦?1千瓦，第二過(guò)渡金屬層的平均厚度為500nm，將經(jīng)過(guò)表面沉積Fe-Co合金的半成品置于真空爐腔內(nèi)，抽真空至爐腔內(nèi)部本底真空彡2Pa，再升溫至750 °C，升溫過(guò)程中通入氬氣作為保護(hù)氣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度后通入甲烷氣體，甲烷氣體與氬氣的體積比為1: 2，反應(yīng)45分鐘后結(jié)束，停止通入甲烷氣體，在氬氣氣氛的保護(hù)下冷卻至室溫，從而得到一種石墨烯和碳納米管復(fù)合多孔電極材料，最后把產(chǎn)品取出保存。
[0026]實(shí)施例4:
以泡沫銅鎳為基體，所選泡沫銅鎳的平均孔直徑為3000 μ m，厚度為70 mm,使用真空磁控濺射技術(shù)在基體表面沉積Ni作為第一過(guò)渡金屬層，其工作參數(shù)為:真空腔本底真空
<5X 10 2Pa，濺射鍍膜時(shí)真空腔室內(nèi)壓力< IPa，每分米靶寬幅施加的靶功率密度為0.1千瓦?1千瓦，第一過(guò)渡金屬層的平均厚度為2000 nm，將經(jīng)過(guò)表面沉積Ni的泡沫銅鎳置于真空爐腔內(nèi)，抽真空至爐腔內(nèi)部本底真空<2 Pa，再升溫至900 °C，同時(shí)通入氫氣和氬氣的混合氣體，保溫45分鐘，繼續(xù)升溫至1060 °C，然后通入甲烷氣體進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后停止通入甲烷氣體，在氫氣和氬氣的混合氣氛中冷卻至室溫，制備得到石墨烯層。把半成品取出保存。
[0027]使用真空磁控濺射技術(shù)在半成品的石墨烯層表面沉積Fe-Ni合金作為第二過(guò)渡金屬層，其工作參數(shù)為:真空腔本底真空< 5X10 2Pa，濺射鍍膜時(shí)真空腔室內(nèi)壓力< IPa，每分米靶寬幅施加的靶功率密度為0.1千瓦?1千瓦，第二過(guò)渡金屬層的平均厚度為2000nm，將經(jīng)過(guò)表面沉積Fe-Ni合金的半成品置于真空爐腔內(nèi)，抽真空至爐腔內(nèi)部本底真空彡2Pa，再升溫至750 °C，升溫過(guò)程中通入氬氣作為保護(hù)氣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度后通入乙炔氣體，乙炔氣體與氬氣的體積比為1:2.5，反應(yīng)60分鐘后結(jié)束，停止通入乙炔氣體，在氬氣氣氛的保護(hù)下冷卻至室溫，從而得到一種石墨烯和碳納米管復(fù)合多孔電極材料，最后把產(chǎn)品取出保存。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石墨烯和碳納米管復(fù)合多孔電極材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)、以多孔金屬為基體以多孔金屬為基體，多孔金屬具有開(kāi)孔的三維立體結(jié)構(gòu)、平均孔直徑為100 μ m?3000 μ m、厚度為0.3 mm?70 mm ； (2)、在(1)所述基體上用真空鍍工藝沉積第一過(guò)渡金屬層，其中真空鍍工藝是指真空磁控濺射技術(shù)、真空蒸鍍技術(shù)、真空離子鍍技術(shù)，真空鍍工藝優(yōu)選真空磁控濺射技術(shù)，其工作參數(shù)為:真空腔本底真空< 5X10 2Pa，濺射鍍膜時(shí)真空腔室內(nèi)壓力< IPa，每分米靶寬幅施加的革E功率密度為0.1千瓦?1千瓦，第一過(guò)渡金屬層的平均厚度為5 nm?2000 nm ； (3)、在(2)所述的第一過(guò)渡金屬層上用化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯層:把經(jīng)過(guò)步驟(2)處理的多孔金屬置于真空爐腔內(nèi)，抽真空至爐腔內(nèi)部本底真空< 2 Pa，再升溫至650°C?1000 °C，同時(shí)通入氫氣和氬氣的混合氣體，保溫10分鐘?45分鐘，繼續(xù)升溫至800V?1100 V，然后通入碳源氣體進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間0.5分鐘?30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后停止通入碳源氣體，在氬氣或者氫氣、氬氣兩者的混合氣體保護(hù)下冷卻至室溫，制備得到的石墨稀層的厚度為0.34 nm?100 nm ； (4)、在(3)所述石墨烯層上用真空鍍工藝沉積第二過(guò)渡金屬層，其中真空鍍工藝是指真空磁控濺射技術(shù)、真空蒸鍍技術(shù)、真空離子鍍技術(shù)，真空鍍工藝優(yōu)選真空磁控濺射技術(shù)，其工作參數(shù)為:真空腔本底真空< 5X10 2Pa，濺射鍍膜時(shí)真空腔室內(nèi)壓力< IPa，每分米靶寬幅施加的靶功率密度為0.1千瓦?1千瓦，第二過(guò)渡金屬層的平均厚度為5 nm?2000nm ； (5)、在(4)所述的第二過(guò)渡金屬層上用化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管:把經(jīng)過(guò)步驟(2)處理的多孔金屬置于真空爐腔內(nèi)，抽真空至爐腔內(nèi)部本底真空< 2 Pa，再升溫至650°C?900 °C，升溫過(guò)程中通入氬氣作為保護(hù)氣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度后通入碳源氣體，碳源氣體與氬氣的體積比為1:20?1: 1，反應(yīng)10分鐘?100分鐘后結(jié)束，停止通入碳源氣體，在氬氣氣氛的保護(hù)下冷卻至室溫；碳納米管的平均直徑為2 nm?50 nm，平均長(zhǎng)度為Ιμπι?100 μ m02.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯和碳納米管復(fù)合多孔電極材料的制備方法，其特征在于所述的多孔金屬是由N1、Cu、Fe、Al、Co、Ag、Pd、Cr中的任意一類(lèi)金屬形成的單金屬材料，或是上述金屬種類(lèi)中任意兩類(lèi)或兩類(lèi)以上形成的多層金屬或者合金。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯和碳納米管復(fù)合多孔電極材料的制備方法，其特征在于所述的第一過(guò)渡金屬層是由N1、Cu、Co、Pt、Pd中的任意一類(lèi)金屬形成的單金屬層，或是上述金屬種類(lèi)中任意兩類(lèi)或兩類(lèi)以上的金屬形成的多層金屬或者合金層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯和碳納米管復(fù)合多孔電極材料的制備方法，其特征在于所述的第二過(guò)渡金屬層是由N1、Co、Fe中的任意一類(lèi)金屬形成的單金屬層，或是上述金屬種類(lèi)中任意兩類(lèi)或兩類(lèi)以上的金屬形成的多層金屬或者合金層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯和碳納米管復(fù)合多孔電極材料的制備方法，其特征在于所述的碳源氣體為甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、苯、甲苯、二甲苯中的一種或兩種以上混合物。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨烯和碳納米管復(fù)合多孔電極材料的制備方法。通過(guò)在多孔金屬基體表面上沉積一層金屬催化劑生長(zhǎng)石墨烯，然后在石墨烯表面上沉積一層金屬催化劑生長(zhǎng)碳納米管，得到一種石墨烯、碳納米管與多孔金屬?gòu)?fù)合的電極材料。該電極材料具有質(zhì)量輕、高比表面積、高導(dǎo)電率、穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能，在電極應(yīng)用方面具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類(lèi)】C23C28/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105256312
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510713246
【發(fā)明人】韋雁途, 穆俊江, 吳天和
【申請(qǐng)人】梧州三和新材料科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月28日