[发明专利]一种多孔镍基碳纤维复合材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种多孔镍基碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述多孔镍基碳纤维复合材料的结构由内至外依次为碳纤维布层，多孔纳米镍金属薄膜层和氢氧化镍层；

所述方法为：在碳纤维布衬底上沉积纳米镍金属薄膜，而后将纳米镍金属薄膜转化为多孔纳米镍金属薄膜，最后将多孔镍金属薄膜的表层镍氧化为氢氧化镍得到所述多孔镍基碳纤维复合材料；

所述在碳纤维布衬底上沉积纳米镍金属薄膜通过磁控溅射方法来实现；所述将纳米镍金属薄膜转化为多孔镍金属薄膜通过湿法腐蚀工艺来实现；所述将多孔镍金属薄膜的表层镍氧化为氢氧化镍通过电化学氧化方法来实现。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以碳纤维布的面积计，镍金属的负载量为0.3-0.5mg/cm²。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以碳纤维布的面积计，氢氧化镍的负载量为0.1-0.3mg/cm²。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)采用碳纤维布作为衬底，以金属镍作为溅射靶材，进行溅射沉积，在碳纤维布上沉积金属镍薄膜；

(2)将步骤(1)得到的沉积有金属镍薄膜的碳纤维布浸入酸溶液中，取出，清洗去除残留酸，将金属镍薄膜转化为多孔镍金属薄膜；

(3)以甘汞电极为参比电极，铂片为对电极，将步骤(2)得到的沉积有多孔金属镍薄膜的碳纤维布作为工作电极，以碱溶液作为电解质，通过循环伏安法将表层镍转化为氢氧化镍，得到所述多孔镍基碳纤维复合材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳纤维布在溅射沉积之前要经过清洗和干燥步骤，而后放入溅射沉积腔室。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述清洗为将碳纤维布在丙酮和无水乙醇里分别超声清洗10-50min，然后用去离子水冲洗3-10次。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为在110-150℃下加热干燥8-24h。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述溅射沉积的参数为：本底真空度为1×10^-5-9×10^-5Pa，溅射功率为直流80-120W，溅射气压为0.2-1.5Pa，溅射时间为1-3h，沉积温度为20-50℃。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述本底真空度为6×10^-5Pa。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述溅射功率为直流105W。

11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述溅射气压为0.5Pa。

12.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述溅射时间为2h。

13.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述沉积温度为25℃。

14.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述酸为盐酸、硫酸或硝酸中的任意一种或至少两种的组合。

15.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述酸溶液的摩尔浓度为1-5mol/L。

16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述酸溶液的摩尔浓度为2.5mol/L。

17.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述将步骤(1)得到的沉积有金属镍薄膜的碳纤维布浸入酸溶液中的时间为100-500s。

18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述将步骤(1)得到的沉积有金属镍薄膜的碳纤维布浸入酸溶液中的时间为200-300s。

19.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述清洗利用等离子水进行。

20.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。