一种碳纤维纸纳米铂复合薄膜材料的制备方法与流程

本发明涉及一种碳纤维纸纳米铂复合薄膜材料的制备方法，特别是一种在碳纤维纸表面电泳沉积纳米铂制得复合薄膜材料的方法。

背景技术：

现有的气体传感器，大都用纯铂镀在传感器的灵敏器件上，工艺复杂，制作成本高，而且导电性不好，气体传感器的灵敏度较差。

技术实现要素：

本发明的目的，是要提供一种碳纤维纸纳米铂复合薄膜材料的制备方法，在纤维纸表面电泳沉积纳米铂制得复合薄膜材料，具有良好的稳定性、高催化活性，良好的导电性，其用于气体传感器上可提高气体传感器的灵敏度。

本发明所述一种碳纤维纸纳米铂复合薄膜材料的制备方法，其制作步骤如下：

1)碳纤维纸的预处理：将碳纤维纸裁剪为4cm×4cm的大小，在400℃下高温热处理1h，取出后浸泡在98％浓硫酸中2h，取出用去离子水冲洗至pH值为7，干燥；

2)电沉积液的制备：电沉积液用去离子水配制，其组成如下：

H₂PtCl₆·6H₂O 0.3g/L

Na₂SO₄ 7.5g/L

电沉积液磁力搅拌均匀；

3)电泳沉积：电泳沉积前，先将电沉积液放至超声清洗器中超声；以碳纤维纸为阴极，铂电极作为对电极，采用恒电位仪进行电泳沉积，电泳沉积完毕后，取出试样，用去离子水清洗试样表面，放平，烘干，得纤维纳米铂复合薄膜材料。

本发明最佳实施例之一：所述采用恒电位仪进行电泳沉积的电流密度为3mA/cm²，沉积时间为1200秒。

本发明最佳实施例之二：所述采用恒电位仪进行电泳沉积的电流密度为8mA/cm²，沉积时间为7200秒。

本发明的有益效果是，由于电泳沉积所需设备简单，成本低，通过调节电压或电流，易于对沉积速度以及涂层的微观结构进行控制。用电泳沉积法在碳纤维纸表面均匀覆盖纳米铂颗粒，获得具有良好稳定性、高催化活性的复合薄膜材料，用于气体传感器上，其优异的导电性可提高气体传感器的灵敏度。

附图说明

图1为本发明最佳实施例之一电泳沉积后复合薄膜的表面形貌扫描电镜(ScanningElectronMicroscopy，SEM)图。

图2为本发明最佳实施例之二电泳沉积后复合薄膜的表面形貌SEM图。

图1、2中，(a)x100000(b)x100000

图3为最佳实施例1电泳沉积后复合薄膜的能谱(EnergyDispersiveScan，EDS)元素分析结果。

图3中，横坐标为能量/KeV，纵坐标为相对强度，从左至右可以看到碳纤维纸纳米铂复合薄膜材料依次为C.Pt.Pt.Pt.Pt.Pt.Pt.Pt峰。

具体实施方式

本发明的最佳实施例之一：

1、碳纤维纸预处理：将碳纤维纸裁剪为4cm×4cmm的大小，在400℃下高温热处理1h，取出后浸泡在98％浓硫酸中2h取出用去离子水冲洗至pH值为7，干燥。电泳沉积液的制备：分别称取0.25g H₂PtCl₆·6H₂O和7.10gNa₂SO₄，，到150mL烧杯中，加去离子水至100mL，磁力搅拌5min后，放至超声清洗器中超声10min至溶液澄清。

2、电泳沉积：电泳沉积前，分别将预处理所得碳纤维纸，铂对电极平行的放入电沉积溶液中，调整其间距约为2cm。采用恒电位仪进行电泳沉积，控制电流密度为3mA/cm²，沉积时间为1200s，当电泳沉积完毕后，小心取出试样，用去离子水洗净试样表面，而后烘干，放入干燥器中保存。

图1为电泳沉积后复合薄膜材料的表面形貌扫描电镜图，可以看到在电流密度较低的条件下，所得的铂颗粒分布均匀，粒径约为5-20nm。图3为电泳沉积后复合薄膜的能谱(EDS)元素分析结果，图中可以看到碳纤维纸纳米铂复合薄膜材料主要为C，Pt峰，并无其他杂峰。这说明了所制的的复合薄膜材料不含有杂质。

本发明的最佳实施例之二：

1、碳纤维纸预处理：将碳纤维纸裁剪为4cm×4cm的大小，在400℃下高温热处理1h，取出后浸泡在98％浓硫酸中2h，取出用去离子水冲洗至pH值为7，干燥。电沉积液的配制：分别称取0.30g H₂PtCl₆·6H₂O和7.50gNa₂SO₄，到150mL烧杯中，加去离子水至100mL，磁力搅拌5min后，放至超声清洗器中超声10min至溶液澄清。

2、电泳沉积：电泳沉积前，分别将预处理所得碳纤维纸、铂对电极平行的放入电泳沉积溶液中，调整其间距约为2cm。采用恒电位仪进行电泳沉积，控制电流密度为8mA/cm²，沉积时间7200s，当电泳沉积完毕后，小心取出试样，用去离子水清洗试样表面，而后放平烘干，放入干燥器中保存。

图2为电泳沉积后复合薄膜材料的表面形貌SEM图，纳米铂颗粒均匀地沉积在碳纤维纸上，粒径20-40nm。本实施例所得复合薄膜材料的EDS元素分析结果同实施例1。