[發明專利]一種磁電協同作用沉積納米材料的裝置及方法

有效

• 申請號: 202010065687.2
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111235610B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 徐寶龍;曹德忠;孫海燕;任承
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: C25D5/00
• 分類號: C25D5/00;C25D17/00;C25D21/00;C25D9/04;B82Y40/00
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 馬金華

本發明屬于材料科學與工程技術領域，公開了一種磁電協同作用沉積納米材料的裝置及方法，由圓片狀強磁鐵、帶內凹槽的圓筒狀石墨電極、快速拆裝電解槽和待處理電極材料組成；快速拆裝電解槽由卡箍接頭、O型墊圈、圓形密封墊片、快速卡箍和盲板堵頭組成；圓片狀強磁鐵放置于圓筒狀石墨電極的內凹槽內，石墨電極放置于快速拆裝電解槽上端，卡箍接頭和盲板堵頭通過中間的快速卡箍進行連接，O型墊圈和密封墊片夾設在卡箍接頭和盲板堵頭中間，待處理電極材料夾設在O型墊圈和密封墊片中間。本發明裝置不僅具有簡單、可快速拆裝、容易實現磁電協同作用沉積納米材料，而且可以實現磁場與電場協同作用方向夾角0?30度任意角度的精密控制。

技術領域

本發明屬于材料科學與工程技術領域，尤其涉及一種磁電協同作用沉積納米材料的裝置及方法。

背景技術

目前，電沉積技術已經成為制備金屬、合金、氧化物和導電有機聚合物等納米材料制備的重要方法之一，但僅僅依靠單一施加電場實現電沉積技術存在制備的納米材料具有序性和結晶度均較差等缺點。為了滿足新技術、新產品和新工藝對結構有序化、功能化和集成化的納米材料發展需求，電沉積方法也從單一電沉積技術向聲、光、磁與電沉積協同作用制備納米材料轉變。因為磁場與電解液中的電場、電極材料和電解質溶液之間的相互作用可以加快質量傳輸速度、提高沉積電流效率和改變電解液中離子的運動軌跡，可提高電極上電沉積納米材料的結晶度和有序性，因此科學家進行了大量的磁電協同作用沉積納米材料方法和機理研究，但是他們采用磁誘導電沉積裝置均具有簡單、粗放型、控制精度差等缺點。因此，如何設計和發展一款可快速拆裝、磁場大小和方向均可調，實現磁場與電場協同作用來制備納米材料集成化裝置和方法成為提升電沉積納米材料品質的關鍵。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

(1)通過單一施加電場實現電沉積技術存在制備的納米材料具有序性和結晶度均較差的問題；

(2)現有的電沉積裝置具有過于粗放、拆裝困難和不緊湊、難以實現精密控制的缺點；

(3)電場和磁場協同方向難以調節的問題。

解決上述問題的技術難度：如何解決磁誘導電沉積裝置的粗放，拆裝困難，精密控制等問題。

解決上述問題的意義：裝置的快速拆裝可以節省時間，電場、磁場和強度協同方向及其作用于電極材料的角度的精密控制不僅能夠沉積出高度有序和高結晶度材料，為納米材料的器件化和微型化提供物質基礎，而且探索電沉積制備高度有序和結晶度材料形成機理提供精細實驗裝置。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種磁電協同作用沉積納米材料的裝置及方法，是一種新型的在外加磁場誘導下，用電沉積制備納米材料的裝置和方法。

本發明是這樣實現的，一種磁電協同作用沉積納米材料的裝置包括：

圓片狀強磁鐵、帶內凹槽的圓筒狀石墨電極、快速拆裝電解槽和待處理電極材料；

所述快速拆裝電解槽由卡箍接頭、O型墊圈、圓形密封墊片、快速卡箍和盲板堵頭組成；

所述圓片狀強磁鐵放置于圓筒狀石墨電極的內凹槽內，石墨電極放置于快速拆裝電解槽上端，卡箍接頭和盲板堵頭通過中間的快速卡箍進行連接，O型墊圈和密封墊片夾設在卡箍接頭和盲板堵頭中間，待處理電極材料夾設在O型墊圈和密封墊片中間。

進一步，所述卡箍接頭包括上端的放置筒狀石墨電極的膨大端、中部直筒的電解槽和下端的與卡箍連接的接頭端。

進一步，所述O型墊圈、待處理電極材料和圓形密封墊片的側面均一體化設置有耳部。

進一步，所述O型墊圈和密封墊片采用絕緣乳膠材料。

進一步，所述卡箍接頭采用材料為耐酸堿、耐高溫的透明塑料或聚四氟乙烯。