[發明專利]一種銀銅納米合金及其電合成方法

無效

• 申請號: 201110310987.3
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN102321825A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 陳福義;鄭春鳳
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C22C5/08
• 分類號: C22C5/08;C25C5/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明屬于金屬功能材料領域，具體是一種不含表面活性劑的銀銅納米合金及其毛細管力誘導電化合成方法。

背景技術

銀銅納米合金具有表面等離子共振(surface?plasmon?resonance，SPR)活性，在保持納米粒子尺寸不變的同時，可以通過成份調制其表面等離子共振波長。目前，銀銅納米合金的制備方法主要三種：

第一是在各種表面活性劑分子的幫助下的電化學合成反應，如在專利200910022693.3中，在電解液中加入聚乙二醇-10000，采用三電極電解池，恒電位法在ITO玻璃板上沉積出銀銅納米合金，但是，通過這一途徑制得銀銅納米合金的表面存在一層有機分子。

第二是在金屬銅表面上的電鍍取代反應，如在文獻Small，2011，7：858-863中，使用銅泡沫放到硝酸銀溶液中時，由于Ag⁺/Ag的標準電極電勢大于Cu²⁺/Cu，所以在泡沫銅表面上沉積銀顆粒，同時溶液中的Cu²⁺沉淀在銀顆粒上，但是，通過這一途徑在Cu基體上制備銀銅納米合金，不能直接調制Ag和Cu的比例。

第三是在微小模板進行物理沉積(如熱蒸發、電子束發射、濺射、原子層沉積)枝晶狀銀銅納米合金，金屬納米結構的形狀由模板決定，如文獻Applied?Optics，2002，41(25)，5413的報道。但是，這種方法制備的銀銅納米合金是由銀固溶體和銅固溶體組成的復相合金，具有兩個表面等離子共振峰。

分析制備銀銅納米合金的現有技術，第一種方法中表面活性劑分子阻止銀銅納米粒子的聚集，這限制了它的很多應用，例如，當枝晶狀銀銅納米合金用在電子傳導元件時，金屬納米粒子上的有機物涂層會引起電阻增加，嚴重阻礙了電子的傳遞；第二種方法是一個無表面活性劑的合成方法，但通過這一途徑制得銀銅納米合金的不能直接調制Ag和Cu的比例；第三種方法制備納米模板和真空沉積是一個復雜的過程，且制備價格昂貴，不能滿足大規模的工業化應用。

通過檢索專利文獻與論文數據庫，在專利CN1197708中，李宗全等人采用0.01～0.04％的硝酸銀、0.01～0.2％的硝酸銅、0.01～0.5％的水合肼的水溶液，將硝酸銀和硝酸銅水溶液混合后，在攪拌中加入水合肼水溶液，經過濾、洗滌、低溫干燥，得到鈉米銀銅合金粉。用此方法制得的粉體粒度為納米級，但是這種方法的缺點是水合肼會吸附在銀銅合金表面上，影響導電性質、光學性質和催化性能。

發明內容

為克服現有技術中存在的或者其應用受到限制，或者不能直接調制Ag和Cu的比例，或者制備過程復雜、成本高，不能滿足大規模的工業化應用的不足，本發明提出了一種銀銅納米合金及其電合成方法。

本發明提出的銀銅納米合金包括Ag和Cu，并且Ag和Cu的摩爾成分為xAg-(1-x)Cu，其中x＝0.5-0.9。銀銅納米合金的相為FCC結構銀單相固溶體，合金的(111)衍射峰和純金屬Ag的(111)衍射峰一致，合金具有一個表面等離子共振峰，合金的形狀為枝晶，其二次枝晶間距為100nm-300nm，三次枝晶長度為100m-500m。

本發明提出的制備銀銅納米合金的方法包括以下步驟：

步驟一、準備ITO基體

將ITO玻璃板表面擦拭干凈；將ITO玻璃板基體放入0.5mol/L的NaOH溶液中超聲清洗15min；將ITO放入丙酮溶液中超聲清洗30min；超聲功率為35W；用二次去離子水沖洗ITO玻璃板，晾干后待用；

步驟二、電解液的配制

稱量20ml的二次去離子水，加入0.0170g的AgNO₃，再加入0.0027～0.0243g的Cu(NO₃)₂.3H₂O，用玻璃棒將其攪拌均勻；

步驟三、電沉積

用毛細管把配置好的電解液一滴滴不斷地加入電極的陽極和陰極之間，使電極的陽極和陰極之間充滿電解液；沉積電位為-1.2V，在室溫下進行沉積；沉積的時間為5min；在ITO玻璃板上形成具有枝晶形貌的銀銅納米合金。

本發明的電解液中不含表面活性劑分子，以ITO玻璃板為陰極，以銀板為陽極，在恒電位下生長出枝晶結構的銀銅納米合金。所形成的銀銅納米枝晶具有粗糙、清潔的表面和大的比表面積，在表面增強光譜、表面等離子光學催化和表面等離子增強太陽能吸收等方面具有較好的應用。