1. diyaarinta dahaarka
Si loo fududeeyo baaritaanka kiimikaad dambe ee korantada, 30mm ayaa loo xushay × 4 mm 304 birta aan lahayn saldhig ahaan. Polish iyo ka saar lakabka oksaydhka hadhaaga ah iyo dhibco miridhku dusha sare ee substrate leh warqad ciid ah, ku rid beaker ka kooban acetone, lagu daweeyo wasakh dusha sare ee substrate la bg-06c ultrasonic nadiifiyaha ah ee shirkadda Bangjie elektarooniga ah muddo 20min ah, ka saar qashinka xirashada dusha sare ee substrate biraha khamriga iyo iyaga distilled biyo. Ka dib, alumina (Al2O3), graphene iyo hybrid carbon nanotube (mwnt-coohsdbs) ayaa loo diyaariyey si saami ah (100: 0: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0.2: 0, 99.8: 0: 0.2, 99.6: 0.2: 0.2sp) oo lagu riday NAnji kubbadda warshad) Kubbada-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 hadda jirta ay 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 waa 19h, danab ugu badnaan daxalka ee matrix biraha qaawan waa -0.680 V, iyo cufnaanta hadda daxalka ee matrix sidoo kale waa kan ugu weyn, gaarey 2.890 × 10-6 A / cm2. Marka dahaarka leh alumina saafi ah dhoobada dhoobada hoos u 7% daahan, 8 s daahan. 22.01%. Waxay muujinaysaa in dahaadhka dhoobada uu ka ciyaarayo door difaac oo wanaagsan oo hagaajin kara 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 qasan daahan alumina, hadda daxalka ayaa laga sii dhimay 2.890 × 10-6 A / cm2 hoos ilaa 1.536 × 10-6 A / cm2, qiimaha iska caabin ugu badan, kordhay 113828 7 PE ayaa isbeddelay ilaa -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 muunada ee electrolytka ee imtixaanka, qalooca isbeddelka caabbinta ee afar daahan waqti immersion kala duwan ayaa la helay, sida ku cad sawirka 4.
Gudbi
Marxaladda bilawga ah ee immersion (10 h), sababtoo ah cufnaanta wanaagsan iyo qaab dhismeedka dahaarka, electrolyte way adagtahay in la dhex dhigo 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, electrolyte ayaa si tartiib tartiib ah u sameysa kanaalka daxalka iyada oo loo marayo daloolada 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 / matrix, molecules biyuhu waxay ka falcelin doonaan element Fe ee matrixka ee daahan / matrix isgoyska si ay u soo saaraan filim oxide bir khafiif ah, taas oo caqabad ku ah dhexgalka ee electrolyte galay matrix iyo kordhiyaa qiimaha iska caabin ah. 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 daxalka ee hadda jira iyo iska caabinta ay heshay 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 alumina isku dhafan oo ka kooban walxaha nano lagu daro ayaa ka yar iyo qiimaha caabbinta waa ka weyn yahay. Qiimaha caabbinta dhoobada dhoobada ah ee ka kooban nanotubes carbon iyo daahan ka kooban graphene waa ku dhawaad isku mid, halka qaab-dhismeedka daahan leh nanotubes carbon iyo graphene qalabka ka kooban si weyn loo wanaajiyey, Tani waa sababta oo ah saamaynta synergistic ee hal-cabbir kaarboon nanotubes iyo graphene laba-cabbir ah hagaajinaysaa iska caabinta daxalka ee alaabta.
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 kordhiya, taas oo muujinaysa in wakhtigan, in kasta oo ay jirto saamaynta gaabis ah ee daahan dhoobada, electrolyte ayaa dhex galay interface bonding ee daahan / matrix, oo soo saaray filimka oxide iyada oo 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 dahaadhka ayaa si weyn hoos ugu dhacay korodhka wakhtiga, hoos u dhacay 0.2% 22.9.9.9. siday u kala horreeyaan, taas oo muujinaysa in electrolyte uusan dhex gelin wadajirka u dhexeeya daahan iyo substrate wakhtigan, Tani waa sababta oo ah qaab-dhismeedka kaarboon nanotubes iyo graphene blocks dhexgalka hoose ee electrolyte, sidaas ilaalinta matrix ah. 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 caabbinta daxalka ee matrix birta, iyo saameynta isku-dhafka ah ee labadaba waxay sii wanaajin kartaa iska caabbinta daxalka ee daahan dhoobada ah. 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. Waayo, daahan dhoobada alumina saafi ah, sida ku cad Jaantus 5 (B2), inkastoo channels daxalka dalool ka dib markii daxalka, qaab-dhismeedka cufan iyo caabbinta daxalka aad u fiican ee daahan dhoobada alumina saafi ah si wax ku ool ah u xannibo duulaan ee electrolyte, taas oo sharxayaa sababta horumarinta wax ku ool ah impedance of alumina dhoobada dhoobada.
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 ahaa 19 h, isagoo ku daray 0.2% hybrid carbon nanotube + 0.2% graphene isku qasan walxaha alumina dhoobada daahan, cufnaanta daxalka hadda kordhay 2.890 × 10-6 A / cm2 hoos 1.536 × 10-6 A / cm2, koronto koronto 8 10-6 kor u kacay 8 10 8 1% 1. 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 dhexgalka ee 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 daboolka ka kooban walxaha nano ayaa hoos u dhacay 22.94%, 25.60% iyo 9.61% siday u kala horreeyaan, caabbinta daxalka ee dahaarka ayaa ahaa mid wanaagsan.
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 caabbinta daxalka ee matrix birta, iyo saameynta isku-dhafka ah ee labadaba waxay sii wanaajin kartaa iska caabbinta daxalka ee daahan dhoobada ah. 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. Waayo, daahan dhoobada alumina saafi ah, sida ku cad Jaantus 5 (B2), inkastoo channels daxalka dalool ka dib markii daxalka, qaab-dhismeedka cufan iyo caabbinta daxalka aad u fiican ee daahan dhoobada alumina saafi ah si wax ku ool ah u xannibo duulaan ee electrolyte, taas oo sharxayaa sababta horumarinta wax ku ool ah impedance of alumina dhoobada dhoobada.
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 ahaa 19 h, isagoo ku daray 0.2% hybrid carbon nanotube + 0.2% graphene isku qasan walxaha alumina dhoobada daahan, cufnaanta daxalka hadda kordhay 2.890 × 10-6 A / cm2 hoos 1.536 × 10-6 A / cm2, koronto koronto 8 10-6 kor u kacay 8 10 8 1% 1. 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 dhexgalka ee 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 daboolka ka kooban walxaha nano ayaa hoos u dhacay 22.94%, 25.60% iyo 9.61% siday u kala horreeyaan, caabbinta daxalka ee dahaarka ayaa ahaa mid wanaagsan.
(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, iyo qaybaha wadarta waxaa si adag u 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