[發明專利]一種柏樹葉狀鉑銅超晶格納米結構的制備方法

有效

• 申請號: 201610411150.0
• 申請日: 2016-06-12
• 公開（公告）號: CN105926019B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 鄭立軍;楊大馳
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C25D11/10
• 分類號: C25D11/10;C25D11/12;C23C14/18;C25D3/56;C23F1/18;C23F1/34;C23F1/14;B82Y40/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司12002
• 代理人: 劉書元

技術領域

本發明涉及到納米材料可控制備電化學沉積和納米材料修飾技術，屬于先在氧化鋁模板孔內采用電化學方法電沉積一種材料的納米線，然后通過化學刻蝕的方法將已合成的納米線修飾為“柏樹葉”狀納米結構的方法。

背景技術

利用模板法制備納米結構材料，已經成為公知的技術手段，并且利用模板法可制備一系列納米結構材料。但電化學沉積方法在氧化鋁模板內沉積納米線，并用已制備的納米線作為基本的單元來繼續修飾成“柏樹葉”狀納米結構還未曾實現。

發明內容

本發明的目的是為得到鉑銅“柏樹葉”狀超晶格納米結構，而提供一種柏樹葉狀鉑銅超晶格納米結構的制備方法，技術方案是：

一種柏樹葉狀鉑銅超晶格納米結構的制備方法，采用氧化鋁模板孔道的量子限域效應，通過預先共同電化學沉積鉑銅納米線，然后采用優化化學刻蝕技術得到，包括以下步驟：

(a)在具有納米通道的陽極氧化鋁模板的任意一面蒸鍍一層金膜使其完全覆蓋陽極氧化鋁模板的孔洞，而另一面未蒸金，保證模板一端是直孔開通的；(b)采用適當的參數電化學沉積合成鉑銅納米線；(c)采用氫氧化鈉或磷酸溶液去除制備得到的鉑銅納米線周圍的氧化鋁模板；(d)用一種化學溶液修飾已合成的鉑銅納米線便得到鉑銅“柏樹葉”狀超晶格納米結構。

進一步的，步驟(a)中，采用二次陽極氧化，陽極氧化電壓25～50伏、氧化時間5～10小時。

進一步的，步驟(a)中，用等離子體蒸鍍方法在模板的表面蒸鍍大于100納米厚的金膜作電極；電鍍液的成分為0.005M的H₂PtCl₆·6H₂O、0.003M的CuSO₄·5H₂O和0.003M的H₃BO₃，溶液的pH為2～3。

進一步的，步驟(b)中，電化學沉積是1.0mA/cm²恒電流沉積，沉積時間為90分鐘。

進一步的，步驟(c)中，用5％的NaOH或H₃PO₄溶液在鼓風干燥箱中60℃去掉陽極氧化鋁模板，去模板的時間為100min。

進一步的，步驟(d)中，用NaOH或CuCl₂或20％HNO₃化學溶液進行刻蝕，刻蝕的條件為：在鼓風干燥箱中50℃，35min。

進一步的，電沉積結束后，用去離子水清洗樣品并干燥，所得樣品用去離子水反復清洗。

本發明的有益效果是：本發明通過適用功能材料來制備具備一定功能的柏樹葉狀超晶格納米結構，所得“柏樹葉”狀納米結構具有很好的的疏松性質和很大的比表面積，有望用這種方法制備其它可以通過電沉積的銅和其它可以采用電沉積手段獲得金屬組成的“柏樹葉”狀納米結構，應用于未來的納米器件和納米科技，如在未來的鋰離子電池，燃料電池及其它納米器件等有潛在應用前景。

附圖說明

圖1為合成鉑銅“柏樹葉”狀超晶格納米結構的流程圖。其中(a)蒸鍍金膜(b)電化學沉積鉑銅納米線(c)溶去氧化鋁模板(d)修飾鉑銅納米線得到“柏樹葉”狀超晶格納米結構。

圖2為合成鉑銅納米線的掃描電鏡照片和能譜測試結果。其中(a)納米線掃描照片(b)納米線能譜測試結果。

圖3為合成鉑銅“柏樹葉”狀超晶格納米結構的掃描電鏡照片和能譜測試結果。其中(a)、(b)合成鉑銅“柏樹葉”狀納米結構的掃描電鏡照片和(c)能譜測試結果。

圖4為鉑銅“柏樹葉”狀納米結構的透射電鏡照片和高分辨像照片。其中(a)和(b)分別是鉑銅“柏樹葉”狀納米結構透射像和區域放大部分(c)中的超晶格晶格分辨像分別取自(a)和(b)的虛線框部位。

具體實施方式

通過本發明方法通過控制氧化鋁模板陽極氧化的電壓來控制未刻蝕前鉑銅納米線的直徑，通過電化學沉積的時間來控制納米線的長度，采用不同的化學刻蝕溶液來制備形成“柏樹葉”狀鉑銅超晶格納米結構。本發明首先在氧化鋁模板底部濺射一層金膜(保持模板通孔并完全覆蓋封閉模板底部)，通過電化學沉積先合成鉑銅納米線，然后再將電化學沉積合成的鉑銅納米線通過化學溶劑刻蝕得到“柏樹葉”狀納米結構。預先制備鉑銅納米線的直徑可以通過所使用氧化鋁模板的模板孔徑得到控制，合成的鉑銅納米線的長度可以通過調節電化學沉積的時間和電流密度得到控制。合成鉑銅“柏樹葉”狀超晶格納米結構的流程參見附圖1，下面對做詳細介紹。

(1)氧化鋁模板的獲得：