[發(fā)明專利]一種金?二氧化鈦復(fù)合納米管陣列與金納米管陣列電極的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610237786.8
• 申請(qǐng)日: 2016-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105836698B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖奕;何朝暉;馬潔;柏華元;付路路
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B81C1/00
• 分類號(hào): B81C1/00
• 代理公司: 北京權(quán)泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11460
• 代理人: 王道川

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制備納米管材料技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種新型金-二氧化鈦復(fù)合納米管陣列與金納米管陣列電極的制備方法。

背景技術(shù)

納米管材料是一類二維納米材料，它的管狀結(jié)構(gòu)可以容納溶液，具有一定的“保留能力”，且具有納米材料共有的巨大表面積，吸附力極強(qiáng)，具有一定的催化能力。同時(shí)納米管具有很強(qiáng)的可修飾性。因此納米管材料是研究的熱點(diǎn)。常見(jiàn)的納米管主要有碳納米管材料，如基于石墨烯納米管的儲(chǔ)氫材料；二氧化鈦納米管材料，如基于二氧化鈦的pH值傳感器、儲(chǔ)氫材料以及金屬納米管材料，如鎳納米管陣列等。

二氧化鈦是典型半導(dǎo)體材料，它具有對(duì)紫外光的響應(yīng)能力以及耐酸耐堿化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的特性。二氧化鈦納米管材料經(jīng)常被用于DSSC(Dye sensitived solar cell，染料敏化太陽(yáng)能電池)、修飾電極以及作為金屬納米材料的模板等。

金納米管陣列材料是高度有序排列的金納米管，可以提供單管不具有的性能優(yōu)勢(shì)，如在進(jìn)行大量試樣的批量檢測(cè)時(shí)陣列材料可以作為傳感器的基底材料，但單管就不能。同時(shí)可以固定在金屬基板上，增強(qiáng)了材料可重復(fù)使用的性能。

金化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，且是良好的SERS(Surface enhanced Raman scattering，表面增強(qiáng)拉曼散射)載體，因此金納米管經(jīng)常被用于微量物質(zhì)的SERS8-11。金與含硫化合物具有很強(qiáng)的配位能力，生物材料中大多含有硫元素，因此金修飾納米管材料同時(shí)也在生物分析領(lǐng)域以及生物分析領(lǐng)域展示出了廣闊的使用前景，如DNA檢測(cè)。

但是因?yàn)榻鸺{米管陣列比較難以制備，所以金納米管陣列的制備也進(jìn)入了眾多科研小組的視野。納米管生長(zhǎng)可以采用水熱法、自組裝方法、模板生長(zhǎng)法和電化學(xué)沉積方法。因?yàn)榻鹪趬A溶液中并不穩(wěn)定，所以幾乎見(jiàn)不到水熱法合成金納米管的報(bào)道。大多數(shù)小組使用的都是自組裝方法、模板生長(zhǎng)法和電化學(xué)沉積方法，其中模板生長(zhǎng)法是制備納米管陣列最規(guī)整的制備手段。

楊麗霞2006年在Inorganic Chemistry發(fā)表的一篇文章，以二氧化鈦納米管陣列作為模板浸泡于四氯合金酸中，取出后電鍍，形成金納米網(wǎng)(見(jiàn)圖1)，并未形成金納米管。同時(shí)原文獻(xiàn)作者認(rèn)為，在氯金酸中進(jìn)行電解時(shí)，金會(huì)優(yōu)先沉積在管外，而非在管內(nèi)形成比較厚的金鍍層。

Sunjie Ye的小組在2015年發(fā)表的一篇文章提供了一種利用銀納米棒作為模板合成金納米管的方法，銀納米棒不能附著于基板上，因此金納米管也不是附著于基板上的，因此在以后的分析工作中重復(fù)利用比較難，且納米管性能穩(wěn)定性比較差。制備出的納米管使用SEM表征(見(jiàn)圖2a-b)，為五邊形外貌，外壁75nm，壁厚約6nm，陣列比較散亂。

Zhu,H.的小組2013年在Nanoscale上發(fā)表的一篇文章使用了AAO模板合成法制備了壁厚約為30nm金納米管陣列(如圖3a-b所示)。該方法是先把AAO模板浸泡于含Sn(II)的溶液之中，利用其還原鍍上一層銀，再在銀表面電鍍一層金。該方法制備的納米管純度比較低，得到的結(jié)果是摻雜銀的納米金管。且制備出的納米管形貌并不是十分整齊，表面也不是很光滑。其電化學(xué)性能的可重復(fù)性可能比較差，可能會(huì)影響該材料作為基板時(shí)的電分析結(jié)果。

Hendren,W.R.在2008年發(fā)表的一篇文章中提供的一種以金片為基板，以陽(yáng)極氧化鋁薄膜為模板，制備金納米管陣列的方法(如圖4a-b所示)。該小組現(xiàn)在AAO中填充一些高聚物，用堿液刻蝕，再在孔洞中注入電鍍液進(jìn)行電鍍。電鍍完成后再使用堿液刻蝕掉高聚物和AAO模板，即可得到金納米管(如圖4a-b所示)。這種方法可以得到比較規(guī)整的金納米管陣列。該方法的關(guān)鍵在于在金板表面制備AAO膜，該小組使用特殊方法在金的表面制備了多層鋁薄膜，隨后使用金作為陽(yáng)極氧化鋁板為AAO。此方法具有比較高的復(fù)雜度，且使用金作為基板會(huì)提高制備的成本。John McPhillips24的小組以Hendren制備的金納米管陣列為基礎(chǔ)制備了生物傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種形貌、管徑、壁厚可控的高度有序的Au/Au-TiO2納米管陣列電極材料制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種金-二氧化鈦復(fù)合納米管陣列與金納米管陣列電極的制備方法，包括如下步驟：

(1)準(zhǔn)備矩形鈦金屬片；

(2)電解；

(3)淬火；

(4)制作電極；

(5)電鍍；

(6)清洗；

(7)重復(fù)步驟(5)和步驟(6)；