[發(fā)明專利]三維有序貴金屬納米管陣列電極及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310177510.1
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103303861B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝迎春;王云麗
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B82Y30/00;B82Y40/00;C25D5/00
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司31229
• 代理人: 曾耀先

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種三維有序貴金屬納米管陣列電極及其制備方法。

背景技術(shù)

高度取向的納米陣列結(jié)構(gòu)材料除具有一般納米材料的特性外，還具有比無序的納米材料更加優(yōu)異的性能，并且很容易通過電、磁、光等外場實現(xiàn)對其性能的控制，從而使其成為設(shè)計納米超微型器件的基礎(chǔ)。目前，有序納米結(jié)構(gòu)材料已經(jīng)開始應(yīng)用于垂直磁記錄、微電極束、光電元件、潤滑、傳感器、化學電源、多相催化等領(lǐng)域。

納米陣列電極作為其中一種納米陣列結(jié)構(gòu)體系，是單個納米電極的有序集合，保留了納米電極獨有的優(yōu)勢，具有高傳質(zhì)速率、低雙電層充電電流、小IR降、小時間常數(shù)等優(yōu)良特性。而且由于成千上萬個單個納米電極集中在一個基體上，納米陣列電極具有更大的電流強度和信噪比[D.W.Arrigan，Analyst2004，129，1157-1165；張祖訓(xùn)，超微電極電化學，北京:科學出版社1998，341-374]，能極大地提高測量的靈敏度和可靠性，克服了單個納米電極響應(yīng)信號過小、易受干擾和難以操作等缺點[J.W.Schultze，V.Tsakova，Electrochim.Acta1999，44，3605-3627；K.B.Oldman，C.G.Zoski，A.M.Bond，J.Electroanal.Chem.1988，248，467-473；Z.Galus，J.Golas，J.Osteryoung，J.Phys.Chem.1988,92,1103-1107]，在電化學理論研究、生物傳感器、電催化和高能化學電源等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，納米陣列電極具有很高的實用價值，它的制備及應(yīng)用研究也具有很好的經(jīng)濟和社會意義。隨著納米加工水平的發(fā)展和電化學相關(guān)理論研究的深入，納米陣列電極將會對傳統(tǒng)的電化學理論、電分析、生物醫(yī)藥、材料和能源等領(lǐng)域產(chǎn)生深刻的影響。

從目前的研究來看，納米陣列電極的制備方法主要有模板法、刻蝕法和自組裝法等。其中，模板法在納米陣列電極的制備中應(yīng)用非常廣泛。模板法就是選擇具有納米孔徑的多孔材料作為模板，在孔內(nèi)制備所要的納米材料。用模板法制備的一維納米材料既可以是實心的納米纖維、納米線或納米棒，也可以是空心的納米管。當材料完全填充模板的孔道時得到的是納米纖維、納米線或納米棒，當材料只填充在孔壁四周時得到的是納米管。向模板的孔道中填充材料的方法主要有電化學沉積、電化學聚合、化學沉積、化學聚合、化學氣相沉積、溶膠-凝膠沉積、壓差注入等技術(shù)。目前被廣泛用于模板法制備的多孔模板主要有多孔聚合物膜和多孔陽極氧化鋁膜，其它材料的模板還有多孔硅膜、多孔玻璃膜、金屬模板等。模板法具有良好的可控性，對制備條件要求不苛刻，操作簡單，容易實施，是一種具有普遍適用性的前沿方法。且通過調(diào)整制備模板的各種參數(shù)或選擇不同的模板可制得所需不同尺寸的納米結(jié)構(gòu)，這從某種程度上來說實現(xiàn)了對納米結(jié)構(gòu)的有效控制。通過調(diào)整模板的厚度和孔道大小及幾何構(gòu)性等參數(shù)或選擇不同的模板就可以實現(xiàn)對納米陣列電極結(jié)構(gòu)和尺寸的有效控制。