竹節狀三維分叉納米線的製備方法
2023-06-17 20:23:56 1
專利名稱：竹節狀三維分叉納米線的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種分叉納米線的製備方法，尤其是一種竹節狀三維分叉納米線的制
備方法。
背景技術：
利用電化學沉積、溶膠_凝膠和化學氣相沉積等方法在氧化鋁模板中已經能夠成 功地製備出各種金屬以及化合物的納米線陣列，如在2008年9月3日公開的中國發明專利 申請公布說明書CN 101254947A中提及的"一種二氧化鈦納米線陣列的製備方法"。它採 用電泳沉積法在氧化鋁模板中製備二氧化鈦納米線陣列，由於氧化鋁模板中的孔為直孔， 故製得的只能是具有直線形狀的二氧化鈦納米線陣列。這種直線形狀的二氧化鈦納米線陣 列在隨後的形貌表徵、性質測量中，尤其是將其付諸於實際應用中時，卻有著難以克服的缺 陷，首先，如果不去掉氧化鋁模板，將難以充分地發揮材料的納米效應、優化性能，比如貴金 屬的表面增強拉曼散射效應，具有催化性質的納米材料的催化效果以及半導體材料的發光 性能等；其次，如果去除具有支撐作用的氧化鋁模板，當納米線的長度和直徑的比值，即長 徑比超過一定的限度，一般為IO : l時，納米線陣列將會因為缺乏支撐而坍塌，納米線之間 會相互倚靠在一起，導致有效表面積的大幅度降低，既不利於對其的性能進行客觀、有效的 測試，更不利於其納米效應的發揮和性能的優化。
發明內容
本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種在去除氧化鋁 模板後，納米線陣列仍能自支撐的竹節狀三維分叉納米線的製備方法。 為解決本發明的技術問題，所採用的技術方案為竹節狀三維分叉納米線的製備 方法包括陽極氧化法、電子束蒸發法和電化學沉積法或溶膠_凝膠法，特別是完成步驟如 下 步驟l，將鋁片置於濃度為0. 2 0. 4M的酸溶液中，於弧齒波電壓下陽極氧化的 時間為至少5min，其中，弧齒波電壓的波幅為22 50V、波前沿為45度、波周期為2. 5 3. 5min，得到分叉孔的孔徑為20 40nm、分叉孔的孔長為40 60nm、分叉孔周期性層的厚 度為180 220nm、通孔的孔徑為40 80nm的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板；
步驟2，先用濃度為3 7wt^的磷酸溶液去除位於帶有分叉孔的直線型通孔氧化 鋁模板的孔底部的氧化鋁障礙層，再用電子束蒸發法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模 板的一面蒸鍍180 220nm厚的金膜，之後，對蒸鍍有金膜的帶有分叉孔的直線型通孔氧化 鋁模板使用電化學沉積法於其的孔中電化學沉積金屬， 或者，使用溶膠-凝膠法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板的孔中生成金屬 氧化物； 步驟3，將其孔中置有金屬或金屬氧化物的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 置於濃度為3 7wt^的強鹼溶液中進行腐蝕，製得竹節狀三維分叉金屬或金屬氧化物的納米線。 作為竹節狀三維分叉納米線的製備方法的進一步改進，所述的鋁片的純度為
> 99. 9% ;所述的酸溶液為草酸溶液或磷酸溶液或硫酸溶液或其兩種以上的混合溶液；所
述的於弧齒波電壓下陽極氧化的時間為14 20h ;所述的電化學沉積金屬為電化學沉積金
屬金或電化學沉積金屬銀或電化學沉積金屬銅或電化學沉積金屬鎳；所述的電化學沉積金
屬鎳的條件為，金屬鎳電鍍液為將濃度為90 110g/L的硫酸鎳、濃度為5 7g/L的氯化
鈉、濃度為5 7g/L的硼酸和濃度為110 130g/L的檸檬酸三鈉相混合後，用硫酸調節
pH為2. 5，沉積為陰極沉積，沉積的電流為0. 3 0. 7mA/cm2的恆電流，沉積的時間為2
4h ;所述的生成金屬氧化物為生成氧化鋅或生成二氧化鈦或生成二氧化錫；所述的生成二
氧化鈦的條件為，先將濃度為98wt^的鈦酸四丁酯、濃度為99. 7wt^的無水乙醇和濃度為
99wt^的醋酸相混合均勻得到混合液，再用硝酸調節混合液的pH為1. 5 2. 5而得到溶
膠，將溶膠攪拌至少6h以上後得到凝膠，再將帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板置於凝
膠中至少5min，之後，將浸有凝膠的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板置於400 500°C
下退火至少5h ;所述的強鹼溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液或氫氧化鋰溶液；所述的
將其孔中置有金屬或金屬氧化物的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板置於濃度為3
7wt^的強鹼溶液中進行腐蝕後，再用去離子水或蒸餾水洗滌1 5次。 相對於現有技術的有益效果是，其一，分別對得到的氧化鋁模板的截面和製得的
產物使用場發射掃描電子顯微鏡來進行形態的表徵，從其結果可知，氧化鋁模板為分叉孔
的孔徑為20 40nm、分叉孔的孔長為40 60nm、分叉孔周期性層的厚度為180 220nm、
通孔的孔徑為40 80nm的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板。產物為由竹節狀的三
維分叉金屬或金屬氧化物納米線構成的陣列，其分別為竹節狀三維分叉金納米線構成的陣
列、竹節狀三維分叉銀納米線構成的陣列、竹節狀三維分叉銅納米線構成的陣列、竹節狀三
維分叉鎳納米線構成的陣列、竹節狀三維分叉氧化鋅納米線構成的陣列、竹節狀三維分叉
二氧化鈦納米線構成的陣列、竹節狀三維分叉二氧化錫納米線構成的陣列；其二，採用本方
法可以製備出具有竹節狀的三維分叉納米線陣列，這種具有竹節狀的三維分叉納米線陣列
在較大的長徑比情況下，即使去除了具有支撐作用的氧化鋁模板，陣列仍然保持著很好的
站立性，自支撐效果極佳。這是因為竹節部分的三維分叉納米線與相鄰的三維分叉納米線
或主幹納米線相互抵靠，使其相互之間可以很好的互相支撐，從而使相鄰納米線之間有很
大的空隙，不會出現納米線的主幹倚靠在一起的情況，確保了陣列整體的站立效果，並且在
較大長徑比的情況下，仍然能夠保持這種自支撐的效果，保證了納米線陣列中的每根納米
線均能夠很好地與外界環境接觸，使其能夠最大限度地發揮材料的納米效應和優化性能。
如用本方法製備的鎳、鈀等納米線陣列，比普通直線型納米線陣列更易於自支撐，從而對有
機物會具有更好的電催化效果。在測量如金，銀，銅等貴金屬納米線陣列的表面增強拉曼散
射效應等性能時，陣列的有序站立和有效表面積對結果影響很大，本方法對此也有所幫助；
其三，本方法具有普適性，不僅可以採用電化學沉積的方法來製備金屬納米線陣列，還可以
採用溶膠-凝膠方法來製備金屬氧化物納米線，故其應用前景極為廣闊。 作為有益效果的進一步體現， 一是鋁片的純度優選為> 99. 9 % ，利於帶有分叉孔
的直線型通孔氧化鋁模板的形成；二是酸溶液優選為草酸溶液或磷酸溶液或硫酸溶液或其
兩種以上的混合溶液，使原料的選擇有著較大的餘地，不僅靈活便捷，還利於工業化生產；三是於弧齒波電壓下陽極氧化的時間優選為14 20h，使其能於較短的時間內製得所需 分叉孔層數的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板；四是電化學沉積金屬優選為電化學沉 積金屬金或電化學沉積金屬銀或電化學沉積金屬銅或電化學沉積金屬鎳，生成金屬氧化物 優選為生成氧化鋅或生成二氧化鈦或生成二氧化錫，基本上能滿足目前對納米金屬或金屬 氧化物材料的應用需求；五是強鹼溶液優選為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液或氫氧化鋰溶 液，不僅使得原料的來源較為豐富，還使製備工藝更易實施且靈活。
下面結合附圖對本發明的優選方式作進一步詳細的描述。 圖1為得到帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板時，所使用的周期性電壓波形示 意圖； 圖2為對得到的氧化鋁模板的截面使用Sirion 200型場發射掃描電子顯微鏡 (SEM)進行觀察後攝得的SEM照片。由該SEM照片可知，氧化鋁模板是由帶有分叉孔的直線 型通孔構成； 圖3為對在本方法的步驟2中使用電化學沉積法電化學沉積金屬鎳而製得的產物 使用Sirion 200型掃描電子顯微鏡(SEM)進行觀察後攝得的SEM照片，其中，圖3a為低倍 SEM照片，圖3b為高倍SEM照片。由這兩張SEM照片可知，納米線陣列由眾多的竹節狀三維 分叉納米線構成； 圖4為對在本方法的步驟2中使用溶膠_凝膠法生成二氧化鈦而製得的產物使用 Sir ion 200型掃描電子顯微鏡(SEM)進行觀察後攝得的SEM照片，其中，圖4a為低倍SEM 照片，圖4b為高倍SEM照片。由這兩張SEM照片可知，納米線陣列由眾多的竹節狀三維分 叉納米線構成。
具體實施例方式
首先用常規方法製得或從市場購得純度>99.9%的鋁片，作為酸溶液的草酸溶 液或磷酸溶液或硫酸溶液或其兩種以上的混合溶液，作為電化學沉積金屬金或電化學沉積 金屬銀或電化學沉積金屬銅或電化學沉積金屬鎳時所使用的相應的電鍍液，作為使用溶 膠_凝膠法生成氧化鋅或生成二氧化鈦或生成二氧化錫時所需的溶膠和凝膠，以及作為強 鹼溶液的氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液或氫氧化鋰溶液。接著，
實施例1 製備的具體步驟為步驟l，將鋁片置於濃度為0. 2M的酸溶液中，於弧齒波電壓下 陽極氧化的時間為5min ;其中，鋁片的純度為99. 9%，酸溶液為草酸溶液，弧齒波電壓的波 幅為22V、波前沿為45度、波周期為2. 5min ;得到如圖2所示的分叉孔的孔徑為20nm、分叉 孔的孔長為40nm、分叉孔周期性層的厚度為180nm、通孔的孔徑為40nm的帶有分叉孔的直 線型通孔氧化鋁模板。 步驟2，先用濃度為3wt^的磷酸溶液去除位於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁 模板的孔底部的氧化鋁障礙層，再用電子束蒸發法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 的一面蒸鍍180nm厚的金膜，之後，對蒸鍍有金膜的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 使用電化學沉積法於其的孔中電化學沉積金屬；其中，電化學沉積金屬為電化學沉積金屬
6鎳，電化學沉積金屬鎳的條件為，金屬鎳電鍍液為將濃度為90g/L的硫酸鎳、濃度為7g/L 的氯化鈉、濃度為5g/L的硼酸和濃度為110g/L的檸檬酸三鈉相混合後，用硫酸調節pH為 2. 5，沉積為陰極沉積，沉積的電流為0. 3mA/cm2的恆電流，沉積的時間為4h。
或者，使用溶膠-凝膠法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板的孔中生成金 屬氧化物；其中，生成金屬氧化物為生成二氧化鈦，生成二氧化鈦的條件為，先將濃度為 98wt^的鈦酸四丁酯、濃度為99. 7wt^的無水乙醇和濃度為99wt%的醋酸相混合均勻得 到混合液，再用硝酸調節混合液的pH為1. 5而得到溶膠，將溶膠攪拌6h後得到凝膠，再將 帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板置於凝膠中5min，之後，將浸有凝膠的帶有分叉孔的 直線型通孔氧化鋁模板置於40(TC下退火10h。 步驟3，將其孔中置有金屬或金屬氧化物的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 置於濃度為3wt^的強鹼溶液中進行腐蝕，之後，再用去離子水洗滌1次；其中，強鹼溶液為 氫氧化鈉溶液。製得近似於圖3和圖4所示的竹節狀三維分叉金屬或金屬氧化物的納米線。
實施例2 製備的具體步驟為步驟l，將鋁片置於濃度為0. 25M的酸溶液中，於弧齒波電壓 下陽極氧化的時間為3h;其中，鋁片的純度為99. 99%，酸溶液為草酸溶液，弧齒波電壓的 波幅為29V、波前沿為45度、波周期為2. 8min ;得到如圖2所示的分叉孔的孔徑為25nm、分 叉孔的孔長為45nm、分叉孔周期性層的厚度為190nm、通孔的孔徑為50nm的帶有分叉孔的 直線型通孔氧化鋁模板。 步驟2，先用濃度為4wt^的磷酸溶液去除位於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁 模板的孔底部的氧化鋁障礙層，再用電子束蒸發法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 的一面蒸鍍190nm厚的金膜，之後，對蒸鍍有金膜的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 使用電化學沉積法於其的孔中電化學沉積金屬；其中，電化學沉積金屬為電化學沉積金屬 鎳，電化學沉積金屬鎳的條件為，金屬鎳電鍍液為將濃度為95g/L的硫酸鎳、濃度為6g/L 的氯化鈉、濃度為5g/L的硼酸和濃度為115g/L的檸檬酸三鈉相混合後，用硫酸調節pH為 2. 5，沉積為陰極沉積，沉積的電流為0. 4mA/cm2的恆電流，沉積的時間為3. 5h。
或者，使用溶膠-凝膠法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板的孔中生成金 屬氧化物；其中，生成金屬氧化物為生成二氧化鈦，生成二氧化鈦的條件為，先將濃度為 98wt^的鈦酸四丁酯、濃度為99. 7wt^的無水乙醇和濃度為99wt%的醋酸相混合均勻得 到混合液，再用硝酸調節混合液的pH為1. 8而得到溶膠，將溶膠攪拌7h後得到凝膠，再將 帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板置於凝膠中6min，之後，將浸有凝膠的帶有分叉孔的 直線型通孔氧化鋁模板置於43(TC下退火9h。 步驟3，將其孔中置有金屬或金屬氧化物的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 置於濃度為4wt %的強鹼溶液中進行腐蝕，之後，再用蒸餾水洗滌2次；其中，強鹼溶液為氫 氧化鈉溶液。製得近似於圖3和圖4所示的竹節狀三維分叉金屬或金屬氧化物的納米線。
實施例3 製備的具體步驟為步驟l，將鋁片置於濃度為0. 3M的酸溶液中，於弧齒波電壓下 陽極氧化的時間為10h;其中，鋁片的純度為99.9X，酸溶液為草酸溶液，弧齒波電壓的波 幅為36V、波前沿為45度、波周期為3min ;得到如圖2所示的分叉孔的孔徑為30nm、分叉孔 的孔長為50nm、分叉孔周期性層的厚度為200nm、通孔的孔徑為60nm的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板。 步驟2，先用濃度為5wt^的磷酸溶液去除位於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁 模板的孔底部的氧化鋁障礙層，再用電子束蒸發法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 的一面蒸鍍200nm厚的金膜，之後，對蒸鍍有金膜的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 使用電化學沉積法於其的孔中電化學沉積金屬；其中，電化學沉積金屬為電化學沉積金屬 鎳，電化學沉積金屬鎳的條件為，金屬鎳電鍍液為將濃度為100g/L的硫酸鎳、濃度為6g/L 的氯化鈉、濃度為6g/L的硼酸和濃度為120g/L的檸檬酸三鈉相混合後，用硫酸調節pH為 2. 5，沉積為陰極沉積，沉積的電流為0. 5mA/cm2的恆電流，沉積的時間為3h。
或者，使用溶膠-凝膠法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板的孔中生成金 屬氧化物；其中，生成金屬氧化物為生成二氧化鈦，生成二氧化鈦的條件為，先將濃度為 98wt^的鈦酸四丁酯、濃度為99. 7wt^的無水乙醇和濃度為99wt%的醋酸相混合均勻得 到混合液，再用硝酸調節混合液的PH為2而得到溶膠，將溶膠攪拌8h後得到凝膠，再將帶 有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板置於凝膠中8min，之後，將浸有凝膠的帶有分叉孔的直 線型通孔氧化鋁模板置於45(TC下退火8h。 步驟3，將其孔中置有金屬或金屬氧化物的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 置於濃度為5wt %的強鹼溶液中進行腐蝕，之後，再用去離子水洗滌3次；其中，強鹼溶液為 氫氧化鈉溶液。製得如圖3和圖4所示的竹節狀三維分叉金屬或金屬氧化物的納米線。
實施例4 製備的具體步驟為步驟l，將鋁片置於濃度為0. 35M的酸溶液中，於弧齒波電壓 下陽極氧化的時間為15h;其中，鋁片的純度為99. 99%，酸溶液為草酸溶液，弧齒波電壓的 波幅為43V、波前沿為45度、波周期為3. 3min ;得到如圖2所示的分叉孔的孔徑為35nm、分 叉孔的孔長為55nm、分叉孔周期性層的厚度為210nm、通孔的孔徑為70nm的帶有分叉孔的 直線型通孔氧化鋁模板。 步驟2，先用濃度為6wt^的磷酸溶液去除位於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁 模板的孔底部的氧化鋁障礙層，再用電子束蒸發法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 的一面蒸鍍210nm厚的金膜，之後，對蒸鍍有金膜的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 使用電化學沉積法於其的孔中電化學沉積金屬；其中，電化學沉積金屬為電化學沉積金屬 鎳，電化學沉積金屬鎳的條件為，金屬鎳電鍍液為將濃度為105g/L的硫酸鎳、濃度為5g/L 的氯化鈉、濃度為6g/L的硼酸和濃度為125g/L的檸檬酸三鈉相混合後，用硫酸調節pH為 2. 5，沉積為陰極沉積，沉積的電流為0. 6mA/cm2的恆電流，沉積的時間為2. 5h。
或者，使用溶膠-凝膠法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板的孔中生成金 屬氧化物；其中，生成金屬氧化物為生成二氧化鈦，生成二氧化鈦的條件為，先將濃度為 98wt^的鈦酸四丁酯、濃度為99. 7wt^的無水乙醇和濃度為99wt%的醋酸相混合均勻得 到混合液，再用硝酸調節混合液的pH為2. 3而得到溶膠，將溶膠攪拌9h後得到凝膠，再將 帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板置於凝膠中9min，之後，將浸有凝膠的帶有分叉孔的 直線型通孔氧化鋁模板置於48(TC下退火6h。 步驟3，將其孔中置有金屬或金屬氧化物的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 置於濃度為6wt %的強鹼溶液中進行腐蝕，之後，再用蒸餾水洗滌4次；其中，強鹼溶液為氫 氧化鈉溶液。製得近似於圖3和圖4所示的竹節狀三維分叉金屬或金屬氧化物的納米線。
8
實施例5 製備的具體步驟為步驟l，將鋁片置於濃度為0. 4M的酸溶液中，於弧齒波電壓下 陽極氧化的時間為20h;其中，鋁片的純度為99.9X，酸溶液為草酸溶液，弧齒波電壓的波 幅為50V、波前沿為45度、波周期為3. 5min ;得到如圖2所示的分叉孔的孔徑為40nm、分叉 孔的孔長為60nm、分叉孔周期性層的厚度為220nm、通孔的孔徑為80nm的帶有分叉孔的直 線型通孔氧化鋁模板。 步驟2，先用濃度為7wt^的磷酸溶液去除位於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁 模板的孔底部的氧化鋁障礙層，再用電子束蒸發法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 的一面蒸鍍220nm厚的金膜，之後，對蒸鍍有金膜的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 使用電化學沉積法於其的孔中電化學沉積金屬；其中，電化學沉積金屬為電化學沉積金屬 鎳，電化學沉積金屬鎳的條件為，金屬鎳電鍍液為將濃度為110g/L的硫酸鎳、濃度為5g/L 的氯化鈉、濃度為7g/L的硼酸和濃度為130g/L的檸檬酸三鈉相混合後，用硫酸調節pH為 2. 5，沉積為陰極沉積，沉積的電流為0. 7mA/cm2的恆電流，沉積的時間為2h。
或者，使用溶膠-凝膠法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板的孔中生成金 屬氧化物；其中，生成金屬氧化物為生成二氧化鈦，生成二氧化鈦的條件為，先將濃度為 98wt^的鈦酸四丁酯、濃度為99. 7wt^的無水乙醇和濃度為99wt%的醋酸相混合均勻得 到混合液，再用硝酸調節混合液的pH為2. 5而得到溶膠，將溶膠攪拌10h後得到凝膠，再將 帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板置於凝膠中10min，之後，將浸有凝膠的帶有分叉孔的 直線型通孔氧化鋁模板置於50(TC下退火5h。 步驟3，將其孔中置有金屬或金屬氧化物的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板 置於濃度為7wt %的強鹼溶液中進行腐蝕，之後，再用去離子水洗滌5次；其中，強鹼溶液為 氫氧化鈉溶液。製得近似於圖3和圖4所示的竹節狀三維分叉金屬或金屬氧化物的納米線。
再分別選用作為酸溶液的磷酸溶液或硫酸溶液或其兩種以上的混合溶液，作為電 化學沉積金屬金或電化學沉積金屬銀或電化學沉積金屬銅時所使用的相應的電鍍液，作為 使用溶膠_凝膠法生成氧化鋅或生成二氧化錫時所需的溶膠和凝膠，以及作為強鹼溶液的 氫氧化鉀溶液或氫氧化鋰溶液，重複上述實施例1 5，同樣得到如圖2所示的帶有分叉孔 的直線型通孔氧化鋁模板和製得如或近似於圖3和圖4所示的竹節狀三維分叉金屬或金屬 氧化物的納米線。 顯然，本領域的技術人員可以對本發明的竹節狀三維分叉納米線的製備方法進行 各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬 於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
一種竹節狀三維分叉納米線的製備方法，包括陽極氧化法、電子束蒸發法和電化學沉積法或溶膠-凝膠法，其特徵在於完成步驟如下步驟1，將鋁片置於濃度為0.2～0.4M的酸溶液中，於弧齒波電壓下陽極氧化的時間為至少5min，其中，弧齒波電壓的波幅為22～50V、波前沿為45度、波周期為2.5～3.5min，得到分叉孔的孔徑為20～40nm、分叉孔的孔長為40～60nm、分叉孔周期性層的厚度為180～220nm、通孔的孔徑為40～80nm的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板；步驟2，先用濃度為3～7wt％的磷酸溶液去除位於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板的孔底部的氧化鋁障礙層，再用電子束蒸發法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板的一面蒸鍍180～220nm厚的金膜，之後，對蒸鍍有金膜的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板使用電化學沉積法於其的孔中電化學沉積金屬，或者，使用溶膠-凝膠法於帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板的孔中生成金屬氧化物；步驟3，將其孔中置有金屬或金屬氧化物的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板置於濃度為3～7wt％的強鹼溶液中進行腐蝕，製得竹節狀三維分叉金屬或金屬氧化物的納米線。
2. 根據權利要求1所述的竹節狀三維分叉納米線的製備方法，其特徵是鋁片的純度為 > 99. 9%。
3. 根據權利要求1所述的竹節狀三維分叉納米線的製備方法，其特徵是酸溶液為草酸 溶液，或磷酸溶液，或硫酸溶液，或其兩種以上的混合溶液。
4. 根據權利要求1所述的竹節狀三維分叉納米線的製備方法，其特徵是於弧齒波電壓 下陽極氧化的時間為14 20h。
5. 根據權利要求1所述的竹節狀三維分叉納米線的製備方法，其特徵是電化學沉積 金屬為電化學沉積金屬金，或電化學沉積金屬銀，或電化學沉積金屬銅，或電化學沉積金屬 鎳。
6. 根據權利要求5所述的竹節狀三維分叉納米線的製備方法，其特徵是電化學沉積金 屬鎳的條件為，金屬鎳電鍍液為將濃度為90 110g/L的硫酸鎳、濃度為5 7g/L的氯化 鈉、濃度為5 7g/L的硼酸和濃度為110 130g/L的檸檬酸三鈉相混合後，用硫酸調節pH 為2. 5，沉積為陰極沉積，沉積的電流為0. 3 0. 7mA/cm2的恆電流，沉積的時間為2 4h。
7. 根據權利要求1所述的竹節狀三維分叉納米線的製備方法，其特徵是生成金屬氧化 物為生成氧化鋅，或生成二氧化鈦，或生成二氧化錫。
8. 根據權利要求7所述的竹節狀三維分叉納米線的製備方法，其特徵是生成二氧化鈦 的條件為，先將濃度為98wt^的鈦酸四丁酯、濃度為99. 7wt^的無水乙醇和濃度為99wt% 的醋酸相混合均勻得到混合液，再用硝酸調節混合液的pH為1. 5 2. 5而得到溶膠，將溶 膠攪拌至少6h以上後得到凝膠，再將帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板置於凝膠中至 少5min，之後，將浸有凝膠的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板置於400 50(TC下退火 至少5h。
9. 根據權利要求1所述的竹節狀三維分叉納米線的製備方法，其特徵是強鹼溶液為氫 氧化鈉溶液，或氫氧化鉀溶液，或氫氧化鋰溶液。
10. 根據權利要求1所述的竹節狀三維分叉納米線的製備方法，其特徵是將其孔中置有金屬或金屬氧化物的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板置於濃度為3 7wt^的強鹼 溶液中進行腐蝕後，再用去離子水或蒸餾水洗滌1 5次。
全文摘要
本發明公開了一種竹節狀三維分叉納米線的製備方法。其過程為步驟1，將鋁片置於濃度為0.2～0.4M的酸溶液中，於弧齒波電壓下陽極氧化至少5min，得到分叉孔的孔徑為20～40nm、孔長為40～60nm、孔周期性層的厚度為180～220nm、通孔的孔徑為40～80nm的帶有分叉孔的直線型通孔氧化鋁模板；步驟2，先用濃度為3～7wt％的磷酸溶液去除孔底部的氧化鋁障礙層，再用電子束蒸發法於氧化鋁模板的一面蒸鍍金膜，之後，於其的孔中電化學沉積金屬，或者，使用溶膠-凝膠法於氧化鋁模板的孔中生成金屬氧化物；步驟3，將其孔中置有金屬或金屬氧化物的氧化鋁模板置於濃度為3～7wt％的強鹼溶液中進行腐蝕，製得竹節狀三維分叉金屬或金屬氧化物的納米線。它製得的納米線陣列為自支撐。
文檔編號C30B29/00GK101736402SQ20081023595
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月19日 優先權日2008年11月19日
發明者吳兵, 王彪, 費廣濤, 鄭文俊, 金震 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院