| 主权项 |
1.一种奈米复合碳材,包含多孔性颗粒碳,及位于该 颗粒碳表面的中空奈米碳纤,其中至少一部份的该 奈米碳纤具有20至10000奈米的长度,10至500奈米的外 径,及2至50奈米的孔径。 2.如申请专利范围第1项的奈米复合碳材,其中该奈 米碳纤具有20至9000奈米的长度,及10至200奈米的外 径。 3.如申请专利范围第1项的奈米复合碳材,其藉由涂 布方式被固定于一超高电容器的电极表面。 4.一种制备奈米复合碳材的方法,包含下列步骤: a)将多孔性颗粒碳含浸于一溶解含有铁盐或镍盐 的水溶液中,该铁或镍作为奈米碳纤成长所需金属 触媒; b)固液分离步骤a)的混合物,再对分离得到的残留 碳材,于惰性气体气氛下施以热处理,可获得乾燥 的附着有金属触媒的多孔性颗粒碳; c)随后进行气相沈积以生成奈米碳纤,包含在一内 置有该附着有金属触媒的多孔性颗粒碳的反应室, 及于一碳纤前躯物的存在下进行该气相沈积反应, 该反应室内温度介于973至1223K间,其中该碳纤前躯 物系选自苯环类分子蒸气、乙炔、乙烯及其混合 蒸气所组成的族群; d)冷却后取出表面成长有奈米碳纤的复合碳材,以 酸洗方式去除其中的金属触媒,再以去离子水洗涤 。 5.如申请专利范围第4项的方法,其中步骤a)的含浸 系在介于298至373K间的温度进行。 6.如申请专利范围第4项的方法,其中步骤a)使用包 含镍盐的水溶液进行含浸。 7.如申请专利范围第4项的方法,其中步骤b)的热处 理包含在介于473至673K的温度加热0.5-5小时。 8.如申请专利范围第4项的方法,其中步骤c)的气相 沈积使用甲苯蒸气作为该碳纤前躯物。 9.如申请专利范围第4项的方法,其中步骤c)的气相 沈积进行0.5-5小时。 10.如申请专利范围第4项的方法,其中步骤c)的碳纤 前躯物系以蒸气方式被导引进入该反应室。 11.如申请专利范围第8项的方法,其中步骤c)的碳纤 前躯物所用之甲苯蒸气系将液态甲苯置于该反应 室内,及藉由提高该反应室的温度而产生。 图式简单说明: 图1显示模拟的本发明的奈米复合碳材的表面结构 的示意图。 图2显示原始未改质碳材及本发明改质过奈米复合 碳材的孔隙分布曲线,其中横轴表示孔径(nm),及纵 轴表示单位重量所增加的面积。 图3a及3b为扫描式电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)照片,分别显示本发明的奈米复合碳 材的奈米碳纤成长于多孔性碳材表面,图3a之奈米 碳纤的成长时间为0.5小时,图3b之奈米碳纤的成长 时间为1小时。 图4a及4b分别为原始碳极与本发明奈米复合碳极在 1M NaCl电解质液之循环伏安(cyclic voltagramm, CV)图谱, 其中横轴表示扫瞄电位范围及纵轴表示单位面积 的电流量。 图5a为原始碳极与本发明奈米复合碳极在1M NaCl电 解质液之充放电的电压与时间的关系,其中OC代表 原始碳极及CNFs/C代表本发明奈米复合碳极的表现 。 图5b为原始碳极与本发明奈米复合碳极在1M NaCl电 解质液之放电的电流密度与单位质量的电容量的 关系,其中OC代表原始碳极及CNFs/C代表本发明奈米 复合碳极的表现。 图5c为原始碳极与本发明奈米复合碳极在1M NaCl电 解质液之充放电循环数与单位质量的电容量的关 系,其中OC代表原始碳极及CNFs/C代表本发明奈米复 合碳极的表现。 |
