[發明專利]鉍/鉍銻外延超晶格納米線及其制備方法

無效

• 申請號: 200910116486.4
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN101857971A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 竇新存;李廣海;雷和暢;李亮;黃小虎
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: C30B29/68
• 分類號: C30B29/68;C30B29/62;C30B30/02
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明涉及一種超晶格納米線及制備方法，尤其是一種鉍/鉍銻外延超晶格納米線及其制備方法。

背景技術

鉍(Bi)基一維熱電材料由于鉍的高度各向異性的橢球形的電子費米面，導帶與價帶小的能帶重疊(在77K時為38meV)，原子質量大，通過和其它元素如銻(Sb)、碲(Te)、錫(Sn)等進行化合可以使其性能有很大的改善等優異性能而成為熱電研究的寵兒。目前，人們為了獲得它，作了一些嘗試和努力，如在2004年第五屆中國功能材料及其應用學術會議論文集II第3087～3089頁報道了李亮等發表的題為《單晶鉍納米線陣列的可控生長》的文章，該文公開了一種單晶鉍納米線陣列的制備方法。它是采用脈沖電化學沉積技術，利用同一直徑的氧化鋁模板，通過調節脈沖參數制備出了不同直徑的單晶鉍納米線陣列。然而，該方法中沒有公開鉍銻納米線，并且也未公開鉍/鉍銻外延超晶格納米線的具體制備步驟，也即該方法有著既制備不出鉍銻納米線，更制備不出鉍/鉍銻外延超晶格納米線的不足。而超晶格納米線結構熱電材料由于其相比較于普通的單質和合金納米線結構具有更高的優值系數，從而在溫差發電和熱電制冷等許多重要領域都有潛在的應用前景。

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，提供一種鉍納米線與鉍銻納米線外延連接的鉍/鉍銻外延超晶格納米線。

本發明要解決的另一個技術問題為提供一種外延生長的周期、成分、直徑可控的鉍/鉍銻外延超晶格納米線的制備方法。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：鉍/鉍銻外延超晶格納米線包括鉍納米線，特別是，

所述鉍納米線與鉍銻納米線外延連接成鉍/鉍銻超晶格納米線；

所述鉍/鉍銻超晶格納米線的直徑為30～120nm，其中的鉍納米線的每段長度為3～99nm、鉍銻納米線的每段長度為3～99nm；

所述鉍銻納米線中的鉍含量為80～50％、銻含量為20～50％。

作為鉍/鉍銻外延超晶格納米線的進一步改進，所述的鉍/鉍銻超晶格納米線中的鉍納米線和鉍銻納米線的段數均為3～10000段；所述的鉍/鉍銻超晶格納米線位于多孔氧化鋁模板中。

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：鉍/鉍銻外延超晶格納米線的制備方法包括脈沖電化學沉積法，特別是完成步驟如下，

步驟1，先將濃度為0.02～0.06M的氯化鉍和濃度為0.06～0.1M的氯化銻溶于濃度為0.08～0.12M的鹽酸中，得的混合溶液，再向攪拌下的混合溶液中依次加入濃度為0.25～0.29M的酒石酸、濃度為0.22～0.26M的檸檬酸和濃度為0.1～0.14M的氯化鈉，待其溶解后加入濃度為0.08～0.12M的丙三醇，并繼續攪拌至少1h，之后，用堿溶液調節其pH值為0.8～0.84，得到電沉積液；

步驟2，將一面鍍有金膜的多孔氧化鋁模板作為陰極，置于溫度為30～40℃的電沉積液中，于脈沖電壓下進行電沉積，所述脈沖電壓由兩組交替串接的脈沖構成，其中的一組脈沖為相互間隔的脈沖延遲電壓與鉍脈沖沉積電壓、另一組脈沖為相互間隔的脈沖延遲電壓與鉍銻脈沖沉積電壓，所述脈沖延遲電壓的脈沖寬度為12ms、電壓為0V，所述鉍脈沖沉積電壓的脈沖寬度為8ms、電壓為-1.4～-1.6V，所述鉍銻脈沖沉積電壓的脈沖寬度為8ms、電壓為-1.7～-2V；

步驟3，將電沉積有鉍/鉍銻外延超晶格納米線的多孔氧化鋁模板置于強堿溶液中腐蝕掉氧化鋁模板，制得鉍/鉍銻外延超晶格納米線。

作為鉍/鉍銻外延超晶格納米線的制備方法的進一步改進，所述的堿溶液為濃度為0.05M的氫氧化鈉溶液或濃度為0.1M的氨水；所述的金膜的厚度為150～250nm；所述的多孔氧化鋁模板的孔徑為30～120nm；所述的電沉積時的陽極為石墨；所述的每組鉍脈沖沉積電壓的累計脈沖寬度為1～33s，每組鉍銻脈沖沉積電壓的累計脈沖寬度為0.3～10s；所述的強堿溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液或氫氧化鋰溶液。