碳是地球上一切有機體的骨架元素和化學上最通用的元素之一。碳材料因其內部碳sp2雜化的異向性和排列的各向異性使其具有多種性質,并在光學、電學及儲能方面表現出一定潛力。對比石墨烯、碳納米管、石墨烯等多種碳材料,煤具有儲量豐富、價格較低廉等優(yōu)點,以煤為原料制備碳材料具有廣闊的研究前景。本文以褐煤為碳材料制備的碳源,針對褐煤獨特的化學結構、組成以及煤中存在芳香結構和脂肪結構單元等特點,研究了一種低成本的相溶方法,并且將離心后的上清液以一種簡單的膜制備方法-旋涂法制備成煤基碳薄膜,在不同溫度下對其進行退火處理,測試退火溫度對其電學性能的影響,通過表征分析退火對其內部結構的影響。本文研究表明,原煤和異丙醇混合球磨后沉淀中的碳、氮和硫元素含量和原煤基本相同,氫、氧元素含量以及水分、揮發(fā)分減少,灰分和固定碳增加;混合球磨使得原煤破碎,粒徑減小,促進了煤中含有羥基以及小粒徑物質轉移至異丙醇溶液中;對比原煤、沉淀和上清液的拉曼光譜和X射線光電子能譜,發(fā)現濕法混合球磨過程不改變原煤的無序性和內部碳原子的鍵合方式,濕法球磨-離心產生的上清液的無序性和內部碳原子鍵合方式與原煤保持一致;退火處理造成煤基碳薄膜表面... 

【文章來源】：華北電力大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：55 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１行星球磨機工作原理??

２．１．２均膠機??在該實驗中，使用北京賽德凱瑟電子有限責任公司生產的ＫＷ－４Ｂ型均膠機旋??涂上清液形成煤基碳薄膜，如圖２－２所示。??圖２－２?ＫＷ－４Ｂ型均膠機??均膠機和無油真空泵相連接抽真空將基片固定在片托上，高速旋轉情況下去除??表面的塵土，設定合理的高速和低速旋涂速度和時間，用移液槍取一定量的上清液??進行旋涂，旋涂上清液可在大氣條件下進行。其設備原理是離心后的上清液溶液滴??在高速旋轉的基片上時受到離心力作用向外流動并且均勻地涂覆在基片表面，厚度??與不同液體和基片之間的粘滯系數而不同，也與旋轉速度和時間有關系，表２－２為??該設備的技術參數。??表２－２?ＫＷ－４Ｂ型均膠機技術參數??技術名稱?技術參數??旋轉低速?４００ｒｐｍ??低速時間?２０ｓ??旋轉高速?２５００ｒｐｍ??高速時間?ｌ〇ｓ??旋轉穩(wěn)定性?±５％。??定時精度?±２０ｐｐｍ??２．１．３退火爐??實驗退火裝置采用改裝后的管式爐，主要設備和儀器有：管式電阻爐、真空泵、??石英管（ｃｐ５０＊１５００ｍｍ）、氣壓表、石英舟、氬氣瓶、流量計等，見圖２－３。??１０??

?ｉ?＇ｌ，＇?ｉ?ｙ＇?ｖ，ｉｉ?７ｉ??圖２－４退火內部示意圖??退火過程為：將樣品放置管式爐中央，打開進氣閥和真空泵，調節(jié)流量計和真??空泵使石英管室內的壓力保持在〇．２ＭＰａ左右，連續(xù)通氣１分鐘后以２０°Ｃ７ｍｉｎ升溫??速率升至設定的退火溫度，并在該溫度下保持３０分鐘，后關閉加熱程序使其自然??降溫至室溫，在自然降溫過程中保持通氣和石英管室內的壓力不變。??２．１．４光刻機??選擇清華大學微電子所產于日本且型號為ＰＬＡ－５００型光刻機進行光刻，是一臺??半自動接觸式曝光機，需要與其他輔助的設備協同配合完成光刻工藝，如圖２－５所??示。該設備對準曝光方式可以在軟接觸式、接近式和硬接觸式之間切換，此外該設??備具有自動傳片功能和自動找平功能

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]碳納米管薄膜—硅異質結太陽電池[D]. 賈怡.清華大學 2011

碩士論文
[1]生物衍生碳材料/鈷鎳基氧化物納米線復合電極的制備及在超級電容器領域的應用[D]. 熊威.華中師范大學 2016
[2]新型碳材料柔性對電極的制備及其在染料敏化太陽能電池中的應用[D]. 焦金凱.上海大學 2016
[3]氮氣及甲醇-氮氣氣氛下紅河褐煤熱解研究[D]. 張淋.大連理工大學 2012



本文編號：2954665