碳纖維表面沉積貴金屬電泳沉積裝置的制作方法

本發明涉及一種用于制備實驗分析、性能研究、碳纖維涂層的電泳沉積裝置。

背景技術：

現有的電泳沉積裝置一般價格昂貴，裝置制備工藝復雜，纖維的有效沉積長度很小，易造成纖維的浪費，而且現有裝置所需的電泳液量大，制備的結果表征不是特別理想。

技術實現要素：

針對現有電泳沉積裝置存在的上述問題，本發明提供了一種實用簡便、易制得橫臥狀的碳纖維沉積貴金屬電泳沉積裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種碳纖維沉積貴金屬電泳沉積裝置，包括承液裝置、支撐裝置、電極裝置、導電裝置、攪拌裝置，其中：

所述承液裝置包括兩個相同的內電泳槽和外電泳槽；

所述導電裝置包括金屬管、金屬片、碳纖維；

所述攪拌裝置包括磁子、磁力攪拌器；

所述內電泳槽的上部設有一對相對設置的小孔，支撐裝置橫穿過小孔，內電泳槽在支撐裝置的支撐下套在外電泳槽的內部；

所述內電泳槽的底部中心處設置有通孔；

所述金屬管橫臥式放置于內電泳槽內，在與金屬管兩端相對的內電泳槽上設置有一對圓孔；

所述外電泳槽上設置有橢圓形孔；

所述內電泳槽和外電泳槽上設置有孔隙，金屬片的一端穿過內外電泳槽的孔隙插在金屬管內；

所述碳纖維的一端依次穿過外電泳槽的橢圓形孔和內電泳槽的圓孔；

所述電極裝置為電泳儀，電泳儀的正極和負極分別與金屬管和碳纖維連接；

所述攪拌裝置的磁子設置在外電泳槽中。

與現有技術相比，本發明的電泳裝置整體結構簡單、緊湊，實用性好，經濟成本低且易制得，能獲得穩定的電泳沉積效果，產品差異性小，有利于提高負載產物的均勻性，碳纖維表面能夠負載ag、cu、au、pt等不同種類貴金屬，具有很好的應用前景。

附圖說明

圖1為碳纖維沉積貴金屬電泳沉積裝置的主視圖；

圖2為碳纖維沉積貴金屬電泳沉積裝置的側視圖；

圖3為碳纖維沉積貴金屬電泳沉積裝置的俯視圖；

圖4為使用本裝置生產出的碳纖維表面沉積銀納米粒子的掃描電鏡圖像，圖中：顆粒狀固體為銀納米粒子。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍中。

具體實施方式一：如圖1-3所示，本實施方式提供的碳纖維沉積貴金屬電泳沉積裝置由承液裝置、支撐裝置3、電極裝置、導電裝置、攪拌裝置構成，其中：

所述承液裝置的橫截面為梯形，包括兩個相同的內電泳槽1和外電泳槽2；

所述導電裝置包括金屬管4、金屬片5、碳纖維；

所述攪拌裝置包括磁子、磁力攪拌器；

所述內電泳槽1的上部設有一對相對設置的小孔6，支撐裝置3橫穿過小孔6；

所述內電泳槽1的底部中心處設置有通孔7；

所述金屬管4橫臥式放置于內電泳槽1內，在與金屬管4兩端相對的內電泳槽1上設置有一對圓孔8；

所述內電泳槽1在支撐柱3的支撐下套在外電泳槽2的內部；

所述外電泳槽2上設置有橢圓形孔；

所述內電泳槽1和外電泳槽2上設置有孔隙9，金屬片5的一端穿過內外電泳槽的孔隙9插在金屬管3內；

所述碳纖維的一端依次穿過外電泳槽2的橢圓形孔和內電泳槽1的圓孔8；

所述電極裝置為電泳儀，電泳儀用于提供相應電壓（電流），電泳儀的正極和負極分別與金屬管4和碳纖維連接；

所述攪拌裝置中的磁子設置在外電泳槽2中，用于攪拌電泳液，使其均勻負載。

具體實施方式二：本實施方式提供了一種碳纖維沉積銀納米粒子電泳沉積方法，具體步驟如下：

一、電泳沉積裝置的設計：（1）準備兩個同規格的玻璃杯作為電泳槽，其上表面直徑為35cm，下表面直徑為25cm，高為38cm。（2）在距其中一個玻璃杯頂部1cm處用打出兩個相對設置的直徑約為1cm的小孔，以玻璃棒作為支撐體，使玻璃棒可橫穿過小孔內，在玻璃杯底部中心位置打出直徑為1cm的通孔，用以兩個玻璃杯間溶液的流通；剪出適當鋁片，將其卷成圓筒長度為6cm、直徑為2cm的鋁筒，將鋁筒橫臥式放置于玻璃杯中，以鋁筒兩端正中心以下2.5mm處為圓心，打出直徑5mm圓孔，供碳纖維穿過。（3）將做好的玻璃杯在玻璃棒的支撐下套在另一個同規格玻璃杯內部，在鋁筒一端鋁層間插入長7cm、寬4mm鋁條，在距外側玻璃杯頂部5mm、距內側玻璃杯頂部20mm處打出直徑為4mm貫穿內外玻璃杯的孔隙，使鋁條可穿入內外玻璃杯一側。（4）在鋁筒另一側距外層玻璃杯頂部2mm處打出一橢圓形孔，以便碳纖維穿出，該裝置最終制得過程如上。（5）取出一束t300碳纖維，將其貫穿于內側玻璃杯對應于鋁筒正中心以下2.5mm處的兩個圓孔中，并用膠帶將纖維束兩側固定，將纖維束長出部分從外側玻璃杯橢圓形孔隙中抻出。

二、帶有銀離子的硝酸銀溶液的配制：（1）用電子天平稱取0.4g硝酸銀塊狀固體粉末，將其置于500ml燒杯中。（2）稱取12g聚乙烯吡咯烷酮（pvp）白色粉末，倒入燒杯中，制得硝酸銀和pvp質量比為1：30的混合物。（3）用100ml量筒分4次量取400ml去離子水，將其緩慢倒入燒杯并用玻璃棒攪拌均勻，所得懸浮狀溶液置于超聲機中超聲直至溶液中塊狀固體分散均勻，所得溶液即為帶有銀離子的硝酸銀溶液。

三、銀納米粒子（ag）電泳沉積至碳纖維（cf）表面所得cf/ag復合材料：（1）將步驟二得到的帶有銀離子的硝酸銀溶液倒入電泳裝置中直至纖維表面被完全浸沒。（2）打開磁力攪拌器調整磁子轉速，將電泳儀正極夾至鋁片一端，負極將長出的纖維一端夾在裝置側壁，打開電泳儀調節恒定電壓至20v，反應時間為2分鐘。（3）反應過后將纖維束取出，用去離子水沖洗干凈，室溫下干燥24h，所得最終產物即為表面負載銀納米粒子的碳纖維。

本實施方式以碳纖維表面電泳沉積銀納米粒子為例說明碳纖維表面電泳沉積貴金屬，使用本裝置生產出的碳纖維表面電泳沉積銀納米粒子的掃描電鏡圖像如圖4所示。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種碳纖維沉積貴金屬電泳沉積裝置，所述沉積裝置包括內電泳槽、外電泳槽、支撐裝置、電泳儀、金屬管、金屬片、碳纖維、磁子、磁力攪拌器，其中：內電泳槽的上部設有相對設置的小孔，底部中心處設置有通孔，支撐裝置橫穿過小孔，內電泳槽在支撐裝置的支撐下套在外電泳槽的內部；金屬管橫臥式放置于內電泳槽內，在與金屬管兩端相對的內電泳槽上設置有一對圓孔；外電泳槽上設置有橢圓形孔；金屬片的一端穿過內外電泳槽的孔隙插在金屬管內；碳纖維的一端依次穿過外電泳槽的橢圓形孔和內電泳槽的圓孔；電泳儀的正極和負極分別與金屬管和碳纖維連接；磁子設置在外電泳槽中。本發明的電泳裝置整體結構簡單、緊湊，實用性好。

技術研發人員：姜波;徐志明;黃玉東;劉麗;陳一凡;楊劍;張亮;趙立偉;張彤;張奎元;蔡青福;李瑩
受保護的技術使用者：哈爾濱工業大學
技術研發日：2017.05.06
技術公布日：2017.08.11