[發明專利]一種分散后修飾的納米棒陣列電極的制備方法

有效

• 申請號: 200710072632.9
• 申請日: 2007-08-08
• 公開（公告）號: CN101165214A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 賈錚;劉靜;沈炎賓
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C25B11/00
• 分類號: C25B11/00;H01M4/02;G01N27/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種納米棒陣列電極的制備方法，具體涉及模板法生長的金屬納米棒經分散后修飾的納米棒陣列電極的制備方法。

背景技術

超微陣列電極由于保持了單個超微電極高擴散流量、高響應速度的特性，又可以獲得較大的電流強度，因此受到了高度的關注。

近年來，金屬納米材料，特別是金屬納米顆粒被廣泛用于電化學電極的修飾，形成納米顆粒陣列電極。這些金屬納米顆粒不僅在電極上起到了增大電極表面積、增加導電性、通過超微電極非線性擴散方式改善擴散傳質能力的作用，而且由于納米材料特殊的表面性能，還能夠提高電極催化活性、保持生物物質活性、改善反應物質同電極間的電子傳遞效率，通過多種機理大大提高了電極上電化學反應的效率。

采用模板法生長各種金屬納米棒(納米線)，也是近年來的一個研究熱點。高度有序排列的金屬納米棒具有廣闊的應用前景，一個可能的用途是利用納米棒構筑納米陣列電極。同金屬納米顆粒相比，納米棒具有更加豐富的表面和不同的形狀及表面狀態，因此金屬納米棒陣列電極可能表現出極佳的電化學活性。

美國的C.R.Martin等人在聚碳酸酯多孔模板中用化學鍍的方法沉積了金納米線，以暴露出來的納米線圓盤端面為工作電極，形成了納米圓盤陣列電極。日本的Kohei?Uosaki等人在多孔陽極氧化鋁(AAO)模板中真空蒸鍍金納米線，通過溶解阻擋層暴露出納米線圓盤端面，也形成了納米圓盤陣列電極。這種方法僅僅使用了納米線的端面，而豐富的納米線側表面均包裹在模板內部未能使用，尤其是使用貴金屬納米線時造成了巨大的浪費。

瑞士的P.Forrer等人利用交流電沉積成核，隨后化學鍍金的方法在AAO模板中制備了金納米線陣列，在溶去AAO模板后，以AAO膜外表面化學沉積的多晶金層為電極基底，直接構成了金納米線陣列電極。但是，該陣列電極的電極間距直接決定于AAO模板的微孔間距，而該間距僅比孔徑略大，因此，多個金納米線電極之間的擴散層嚴重重疊，整體電極擴散層與具有相同表觀面積的平板宏觀電極相當，所以法拉第電流也僅和相同表觀面積的平板宏觀電極相當，金納米線電極豐富的電極表面積并未得到充分利用。不僅如此，雙電層充電電流同電極的真實表面積成正比，因此作為背景電流的雙電層充電電流很大，因而信噪比很低。

發明內容

本發明的目的是提供一種分散后修飾的納米棒陣列電極的制備方法，以克服現有技術使納米線電極豐富的電極表面積并未得到充分利用的缺陷。本發明提供的技術方案是：一、溶解掉模板法生長的金屬納米棒的模板，使納米棒可以自由操縱；二、應用分散劑和超聲處理，將納米棒在溶劑中充分分散，避免團聚，形成單根納米棒的分散溶液；三、通過調控分散溶液中納米棒的濃度，實現以可控間距的方式將納米棒修飾到基底電極表面上。

這樣形成的金屬納米棒陣列電極，可以充分利用納米棒豐富的表面積，只需組裝極少量的納米棒即可實現超高的擴散流量和法拉第電流，具有超高的電催化活性。同現有技術相比，本發明中陣列電極上納米棒的間距可進行適當的調控，納米棒的豐富表面可以得到充分的利用，在只應用極少量納米棒修飾材料的條件下，可獲得大的電極表面積、超高催化活性、強大的吸附能力、良好的生物兼容性和快速的擴散傳質能力，有望用做燃料電池、電催化、化學和生物傳感器的高效電化學電極。

附圖說明

圖1是金屬納米棒陣列電極的結構示意圖；圖1中，金屬納米棒陣列電極包括基底電極1和金屬納米棒2。圖2是金納米棒分散溶液的TEM(透射電子顯微鏡)圖片；圖3是金納米棒陣列玻碳電極、金納米顆粒陣列玻碳電極以及裸玻碳電極在10^-5mol·L^-1多巴胺溶液中的循環伏安曲線圖。圖4是金納米棒陣列玻碳電極在檢測多巴胺時的標定曲線圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式由下述步驟組成：一、溶解掉模板法生長的金屬納米棒的模板，使納米棒可以自由操縱；二、應用分散劑和超聲處理，將納米棒在溶劑中充分分散，避免團聚，形成單根納米棒的分散溶液；三、通過調控分散溶液中納米棒的濃度，實現以可控間距的方式將納米棒修飾到基底電極表面上。

所述的基底電極可以是碳、金、鉑、銀或氧化銦錫(ITO)電極中的一種。

所述的各種修飾方法包括涂覆、高分子材料包覆或電沉積等。采用涂覆、高分子材料包覆、電沉積等修飾方法，在基底電極上組裝間距可控的一系列金屬納米棒。