[發明專利]半金屬鉍與金屬銅組成的納米電纜及其合成方法

無效

• 申請號: 200810018972.8
• 申請日: 2008-01-29
• 公開（公告）號: CN101497424A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 楊大馳;孟國文;許巧玲;趙相龍;劉健雄;孔明光;儲召琴;朱曉光;張立德
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: B82B1/00
• 分類號: B82B1/00;B82B3/00;H01B5/00;H01B13/00;C25D11/04;C25D11/16;C25D11/12;C25D11/18;C23C14/00;C25D3/00;C25D3/38;C25D3/02;C23F1/16;C2
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技術領域

本發明涉及一種納米電纜及合成方法，尤其是一種半金屬鉍與金屬銅組成的納米電纜及其合成方法。

背景技術

具有獨特物理性能的準一維納米結構的異質結，在未來的納米器件中因有著潛在的應用前景而受到了人們的廣泛關注。目前，為了探索和拓展準一維納米結構異質結的應用范圍，人們作了一些嘗試和努力，如在2007年1月出版的《化學通訊》雜志中“電化學方法合成金屬和半金屬的納米線-納米管異質結及其電疏運性能”(Electrochemical?synthesis?of?metal?andsemimetal?nanotube-nanowire?heterojunctions?and?their?electronictransport?properties，Chem.Commun.，2007，1733-1735)一文就介紹了一種在陽極氧化的氧化鋁模板中先后電沉積Cu/Bi或Bi/Cu形成的納米異質結。但是，這種納米異質結和其合成方法存在著不足之處，首先，異質結雖由金屬銅和半金屬鉍構成，然而，其中的納米管和納米線是上下兩節對接的結構，異質結的接觸面過小，難以充分發揮納米異質結潛在的功效；其次，合成方法只能制做出上下兩節對接結構的異質結，未能制出納米管和納米線是管包線的電纜結構的異質結。

發明內容

本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種納米管和納米線間為管包線結構的半金屬鉍與金屬銅組成的納米電纜。

本發明要解決的另一個技術問題為提供一種半金屬鉍與金屬銅組成的納米電纜的合成方法。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：半金屬鉍與金屬銅組成的納米電纜包括半金屬鉍和金屬銅，特別是所述半金屬鉍或金屬銅為納米芯線，所述納米芯線的直徑為20～170nm，其外包覆有金屬銅或半金屬鉍構成的外殼，所述外殼的厚度為10～80nm。

作為半金屬鉍與金屬銅組成的納米電纜的進一步改進，所述的由半金屬鉍芯線與金屬銅外殼組成的納米電纜或由金屬銅芯線與半金屬鉍外殼組成的納米電纜位于氧化鋁模板中。

為解決本發明的另一個技術問題，所采用的另一個技術方案為：半金屬鉍與金屬銅組成的納米電纜的合成方法包括二次陽極氧化法、電子束蒸發法和電沉積法，特別是它是按以下步驟完成的：第一步，先將鋁片置于濃度為0.2～0.4M的酸溶液中，于直流電壓為30～160V下陽極氧化6～10h，再將其于溫度為50～70℃的4～8wt％磷酸和1.6～2wt％鉻酸的混和溶液中浸泡8～12h，接著，將其再次于同樣的工藝條件下進行第二次陽極氧化后，先用過飽和的四氯化錫溶液去除背面未氧化的鋁，再用3～7wt％的磷酸溶液腐蝕掉位于孔底部的氧化鋁障礙層，得到孔徑為50～200nm的通孔氧化鋁模板；第二步，用電子束蒸發法于通孔氧化鋁模板的一面蒸鍍10～40nm厚的金膜后，先將其置于銅電鍍液中在0.2～2.5mA/cm²的恒電流下電沉積40～80min，再對其用水進行清洗并干燥，接著，用濃度為0.03～0.07M的氯化銅溶液和濃度為0.6～1M的鹽酸溶液的混合溶液腐蝕位于通孔氧化鋁模板中的銅納米管的封閉端3～7min，之后，對其用水進行清洗并干燥，然后，先用電子束蒸發法于通孔氧化鋁模板的原蒸金面蒸鍍厚度≥120nm的金膜，再將其于鉍電鍍液中在0.05～0.15mA/cm²的恒電流下電沉積40～80min，或者，用電子束蒸發法于通孔氧化鋁模板的一面蒸鍍10～40nm厚的金膜后，先將其置于鉍電鍍液中在0.2～2.5mA/cm²的恒電流下電沉積40～80min，再對其用水進行清洗并干燥，接著，用濃度為0.03～0.07M的硝酸溶液在40～60℃下腐蝕位于通孔氧化鋁模板中的鉍納米管的封閉端3～7min，之后，對其用水進行清洗并干燥，然后，先用電子束蒸發法于通孔氧化鋁模板的原蒸金面蒸鍍厚度≥120nm的金膜，再將其于銅電鍍液中在0.05～0.15mA/cm²的恒電流下電沉積40～80min；第三步，將其通孔中置有鉍芯線與銅外殼或銅芯線與鉍外殼的通孔氧化鋁模板置于強堿溶液中腐蝕掉氧化鋁模板，制得鉍芯線與銅外殼或銅芯線與鉍外殼的半金屬鉍與金屬銅組成的納米電纜。