[發明專利]一種脈沖電沉積制備磁性金屬納米管的方法

有效

• 申請號: 201711451598.6
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108277462B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 胡軍;陳煥新;李越星;汪晶
• 申請（專利權）人: 浙江交通科技股份有限公司;浙江工業大學
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/16;C23C14/35;C23C14/02;C25D11/04;B82Y40/00
• 代理公司: 33109 杭州杭誠專利事務所有限公司
• 代理人: 尉偉敏

1.一種脈沖電沉積制備磁性金屬納米管的方法，其特征在于，所述脈沖電沉積制備磁性金屬納米管的方法包括以下步驟：

（a）模板制備

（a-1）一次氧化：將經過退火、超聲洗滌預處理的鋁片置于0.3～0.5mol/L草酸水溶液中，電化學腐蝕4～6h，得到一次氧化鋁片；

（a-2）去除一次氧化膜：取步驟（a-1）制得的一次氧化鋁片，置于50～70℃的磷酸和鉻酸混合水溶液中浸泡12～16h，之后用去離子水清洗干凈，得到去除一次氧化膜的鋁片；

（a-3）二次氧化：將步驟（a-2）得到的去除一次氧化膜的鋁片置于0.3～0.5mol/L草酸水溶液中，在電壓80～90V、溫度0～3℃條件下電化學腐蝕6～8h，取出用去離子水清洗，再置于1～3mol/LCuCl₂水溶液中浸泡10～60min，之后用去離子水清洗干凈，得到含有雙通納米孔的氧化鋁模板；

（a-4）擴孔：30～35℃下，將步驟（a-3）得到的含有雙通納米孔的氧化鋁模板置于3～5wt%H₃PO₄水溶液中擴孔20～45min，得到陽極氧化鋁模板；

（b）脈沖電沉積納米管

（b-1）濺射導電層：將步驟（a-4）所得陽極氧化鋁模板固定于磁控濺射的夾具中，在氬氣流速為10～30sccm，氣壓為3～5×10^-4Pa，自偏壓為150～200Pa的條件下濺射一層銅膜；

（b-2）脈沖電沉積：構建三電極體系，沉積電勢為方波脈沖電勢，首先在0V沉積10～15s，再加-3V電位沉積1～3s，以此為一個循環，沉積過程總共進行164～492個循環；

（c）釋放納米管

經過步驟（b-2）電沉積的陽極氧化鋁模板浸泡于堿性溶液中去除氧化鋁模板和銅膜，即得所述磁性金屬納米管。

2.根據權利要求1所述的一種脈沖電沉積制備磁性金屬納米管的方法，其特征在于，步驟（a-1）中所述的鋁片退火、超聲洗滌預處理為：先將鋁片置于500℃條件下退火2～4h，接著在丙酮中超聲10min，然后在堿性溶液中浸泡5～10min，最后在丙酮中超聲3～5min，所述鋁片為50～60μm厚度的薄片，所述電化學腐蝕條件為電壓40～60V、溫度0～3℃。

3.根據權利要求2所述的一種脈沖電沉積制備磁性金屬納米管的方法，其特征在于，預處理中所述堿性溶液為5wt%的氫氧化鈉水溶液。

4.根據權利要求1或2所述的一種脈沖電沉積制備磁性金屬納米管的方法，其特征在于，步驟（a-2）中所述磷酸和鉻酸混合水溶液中磷酸濃度為3～6wt%，鉻酸濃度為1～2wt%。

5.根據權利要求1或2所述的一種脈沖電沉積制備磁性金屬納米管的方法，其特征在于，步驟（b-2）中所構建的三電極體系以步驟（b-1）得到的濺射銅膜的陽極氧化鋁模板作為工作電極、鉑片為對電極、飽和甘汞電極為輔助電極，將輔助電極浸泡在飽和KCl溶液中，對電極和工作電極浸泡在電解液中，隨后用鹽橋連接飽和KCl溶液和電解液進行電沉積，所述鹽橋中含有以下重量份數的原料：瓊脂0.95～1.0份，氯化鉀8～12份，去離子水25～35份。

6.根據權利要求1或2所述的一種脈沖電沉積制備磁性金屬納米管的方法，其特征在于，步驟（b-2）所述的電解液包括但不限于：鎳鹽溶液、鈷鹽溶液和亞鐵鹽溶液。

7.根據權利要求6所述的一種脈沖電沉積制備磁性金屬納米管的方法，其特征在于，所述鎳鹽溶液為溶有300～400g/L NiSO₄?6H₂O、45～60g/L NiCl₂?6H₂O和45～60g/L H₃BO₃的水溶液，鎳鹽溶液pH值為3～5。