[發(fā)明專利]一種制作Zn/Cu/Ti多金屬納米電極的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610211377.0
• 申請(qǐng)日: 2016-04-06
• 公開（公告）號(hào): CN105696057A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李淼;劉芳;劉翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D11/26
• 分類號(hào): C25D11/26;C25D5/10;B82Y40/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電極制作技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用Ti納米電極為基底制 作Zn/Cu/Ti多金屬納米電極的方法。

背景技術(shù)

納米技術(shù)(nanotechnology)是用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)， 研究結(jié)構(gòu)尺寸在0.1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。納米科學(xué)技術(shù)是以 許多現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)，它是現(xiàn)代科學(xué)(混沌物理、量子 力學(xué)、介觀物理、分子生物學(xué))和現(xiàn)代技術(shù)(計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子和掃描隧 道顯微鏡技術(shù)、核分析技術(shù))結(jié)合的產(chǎn)物，納米科學(xué)技術(shù)又將引發(fā)一系列新 的科學(xué)技術(shù)，例如：納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納 米加工技術(shù)和納米計(jì)量學(xué)等。

納米技術(shù)包含下列四個(gè)主要方面：納米材料、納米動(dòng)力學(xué)、納米生物學(xué) 和納米藥物學(xué)、納米電子學(xué)。當(dāng)物質(zhì)到納米尺度以后，大約是在0.1—100納 米這個(gè)范圍空間，物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既具不同 于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即 為納米材料。由于納米材料幾何尺寸小、比表面積大，表面原子數(shù)、表面張 力、表面能隨粒徑下降急劇增大，從而具有小尺寸效應(yīng)等傳統(tǒng)材料所不具備 的效應(yīng)，進(jìn)而表現(xiàn)出優(yōu)異于傳統(tǒng)材料的物理、化學(xué)性質(zhì)。

Ti納米材料具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、對(duì)生物無毒害作用的優(yōu)點(diǎn)；Cu納米材料 具有非常大的表面積，其表面上活性中心數(shù)目也很可觀；Zn納米材料呈規(guī)則 球狀，表面氧化少，球晶表面光滑、整潔，融熔變形及粘連成葡萄狀、平臺(tái) 狀的顆粒極少，分散性好，粒度均勻，有利于生產(chǎn)高品質(zhì)防腐涂料，Zn納米 材料具備了納米效應(yīng)從而有極佳的化學(xué)活性及好的抗紫外線性能，抗靜電性 能，抗菌抑菌、祛味防酶等一系列獨(dú)特性能，其比表面積大并經(jīng)過了化學(xué)處 理從而達(dá)到了活性高，分散性優(yōu)良，因此，在化工領(lǐng)域以及冶金領(lǐng)域中是被 越來越多的使用。單一的Zn和單一的Cu制作的單層Zn納米電極和單層Cu 納米電極存在在高溫條件下容易剝落，效果不穩(wěn)定，效率相對(duì)低的問題。

納米電極的制備及應(yīng)用已有20多年的歷史，目前常用的制備納米電極的 方法有水熱法、模板法和陽極氧化法等。其中水熱法合成納米電極需要在高 溫高壓條件下完成，因而對(duì)材質(zhì)和安全要求較嚴(yán)格，且設(shè)備復(fù)雜，成本較高。 模板法可以大量制備規(guī)則且形貌可控的納米、微米材料，但其生成物對(duì)模板 依賴性高，同時(shí)還受模板形貌的限制，工藝復(fù)雜，重現(xiàn)性比較差。陽極氧化 法是合成納米材料的重要方法，形成的納米管排列整齊有序，可通過改變陽 極電位、電解液、氧化時(shí)間等條件得到不同尺寸和形貌的納米管陣列。

在陽極氧化法制作納米電極方面，已經(jīng)有以Pt極板作輔助電極，在一定 濃度氫氟酸電解液中，采用電化學(xué)陽極氧化法制備出了Ti納米電極；有利用 石墨板作陰極，以CuSO₄和H₂SO₄的混合溶液等作電解質(zhì)，制作Cu納米電極； 還有利用石墨板作陰極，以ZnSO₄和H₂SO₄的混合溶液等作電解質(zhì)，制作Zn 納米電極。這些方法都存在納米電極在高溫條件下易剝落，效果不穩(wěn)定等問 題。許多學(xué)者對(duì)于納米電極的制作進(jìn)行了研究，而在納米電極的制作過程中， 還未發(fā)現(xiàn)使用金屬Ti為基底，制作Zn/Cu/Ti多金屬納米電極的研究。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種采用Ti 為基底制作Zn/Cu/Ti多金屬納米電極的方法，使用以Ti極板、Cu極板、Zn 極板作為輔助電極即陽極，以石墨板、、Ti納米電極、Cu/Ti雙層納米電極作 為工作電極即陰極，在一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)槽中來制作Zn/Cu/Ti多金屬納米電極， 無需其他輔助的處理裝置。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種采用Ti納米電極為陰極制作Zn/Cu/Ti多金屬納米電極的方法，使用 以石墨板作為陰極，Ti極板作為陽極，制作Ti納米電極；再以Cu極板作為 陽極，以Ti納米電極為陰極，制作Cu/Ti雙層納米電極；再以Zn極板為陽極， Cu/Ti雙層納米電極為陰極，在一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)槽中來制作Zn/Cu/Ti多金屬納 米電極，無需其他輔助的處理裝置；具體包括如下步驟：

步驟1：用100～800目的金相砂紙打磨Ti極板；

步驟2：將打磨好的Ti極板，用去離子水超聲清洗5～30分鐘；