[发明专利]炭纤维纸单面原位气相生长碳纳米纤维复合结构的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种炭纤维纸单面原位气相生长碳纳米纤维复合结构的制备方法及其应用，该方法是先借助吸水材料通过浸涂、滚压，在炭纤维纸的一表面及内部粘附催化剂前驱体溶液，烘干后，置于沉积炉中依次进行催化剂前驱体的热分解和还原反应，得到单表面及内部负载了催化剂的炭纤维纸，再采用丙烯、甲烷、乙炔等作为碳源，在负载了催化剂的炭纤维纸表面生长碳纳米纤维，通过该方法可在炭纤维纸一表面原位生长有大面积、形貌均匀的碳纳米纤维薄膜，复合结构作为燃料电池的气体扩散层，能有效提高燃料电池的三相传输性能和电化学综合性能，在燃料电池气体扩散层等领域具有重要的应用前景。

主权项

一种炭纤维纸单面原位气相生长碳纳米纤维复合结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：将吸水材料置于催化剂前驱体溶液中浸泡后，取出，获得吸附了催化剂前驱体溶液的吸水体；步骤b：将吸附了催化剂前驱体溶液的吸水体平铺在炭纤维纸的一表面，通过棒状物对吸水体进行滚压使催化剂前驱体溶液粘附于炭纤维纸表面且部分渗入炭纤维纸内部；揭开吸水体后，将炭纤维纸干燥，得到一表面及内部沉积有催化剂前驱体的炭纤维纸；所述的炭纤维纸中催化剂前驱体沿炭纤维纸表面到内部形成一个质量含量由高到低的梯度分布。步骤c：将沉积有催化剂前驱体的炭纤维纸作为基底固定在化学气相沉积炉的反应室中央，且将沉积有催化剂前驱体的表面面对化学气相沉积炉的入射气流方向；在反应室中先通入氮气，进行高温分解反应，再通入氮气和氢气混合气体，进行还原反应，进一步通入氮气和碳源气体混合气体，进行原位气相生长碳纳米纤维，得到炭纤维纸单面原位气相生长碳纳米纤维复合结构。