納米薄膜的製備方法
2023-05-17 03:34:36 1
專利名稱：納米薄膜的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種納米薄膜的製備方法，特別涉及一種由納米量級的顆粒 (晶粒)構成的納米顆粒薄膜的製備方法。
背景技術：
納米薄膜是指尺寸在納米量級的顆粒(晶粒)構成的薄膜或者層厚在納 米量級的單層或多層薄膜，通常也稱作納米顆粒薄膜和納米多層薄膜。由於 納米薄膜具有獨特的光學、力學、電磁學與氣敏特性，其在重工業、輕工業、 軍事、石化等領域呈現了廣泛的應用前景，主要應用於場發射電子源、光電 和生物傳感器、透明導電體、電池電極、吸波材料、水淨化材料等器件中。目前，較為常用的製備納米薄膜的方法為溶膠-凝膠法、L-B膜法、電化學 沉積法、化學氣相沉積、低能團簇沉積、真空蒸發法、濺射沉積法、分子與 原子束外延、分子自組裝等，但是，以上方法製備程較為複雜、效率較低； 同時，在製備過程中納米薄膜的厚度較難控制。因此，有必要提供一種納米薄膜的製備方法，該製備方法較為簡單、效 率較高且製備過程中納米薄膜的厚度易於控制。發明內容下面將以實施例說明一種納米薄膜的製備方法，該製備方法較為筒單、 效率較高且製備過程中納米薄膜的厚度易於控制。一種納未薄膜的製備方法，包括配製一定濃度的納米顆粒懸濁液，懸 濁液包括有機溶劑和分散在有機溶劑內的納米顆粒；及將納米顆粒懸濁液滴 入表面張力大、比納米顆粒比重大、且與納米顆粒不浸潤的液體，在液體表 面形成 一 層納米顆粒薄膜。本實施例利用液體表面懸浮技術製備厚度可以控制的大面積納米薄膜， 方法較為簡單且效率較高。
圖1是本發明實施例納米薄膜的製備方法的流程示意圖。圖2是本發明實施例獲得的多壁碳納米管薄膜的透射電子顯微鏡照片。圖3是本發明實施例獲得的單壁碳納米管薄膜的透射電子顯微鏡照片。
具體實施方式
以下將結合附圖詳細說明本實施例納米薄膜的製備方法。請參閱圖1,本實施例納米薄膜的製備方法主要包括以下步驟 步驟(一)，配製一定濃度的納米顆粒懸濁液；其中，納米顆粒懸濁液包括有機溶劑和分散在有機溶劑內的納米顆粒。 有機溶劑為在純水中有一定的溶解度或與純水互溶、密度比純水小、與納米 顆粒浸潤的液體，例如，乙醇、丙酮、甲醇、異丙醇、乙酸乙酯等。納米顆 粒為與水不浸潤的納米材料，優選為碳納米管或碳黑，碳納米管可以為單壁 碳納米管、雙壁碳納米管或多壁碳納米管。納米顆粒的長度優選為幾微米至 幾十微米。該納米顆粒懸濁液的配製過程為將一定量的納米顆粒放入有機 溶劑中；超聲分散至少5分鐘即得到納米顆粒均勻分散的納米顆粒懸濁液。步驟(二)，將納米顆粒懸濁液滴入表面張力大、比納米顆粒比重大、 且與納米顆粒不浸潤的液體，在液體表面形成一層納米顆粒薄膜。其中，比納米顆粒比重大且與納米顆粒不浸潤的液體優選超純水或者鹽 的超純水溶液。在上述步驟中，通過改變納米顆粒懸濁液的濃度，可以控制形成的納米 薄膜的厚度。如，當納未顆粒懸濁液中納米顆粒的質量百分比濃度為 0.1% 1%時，可以得到厚度為幾十納米的納米薄膜；當納未顆粒懸濁液中納 米顆粒的質量百分比濃度為1%~0%時，可以得到厚度為幾百納米至幾微米 的納米薄膜。請參閱圖2和圖3,圖2為由本實施例得到的多壁碳納米管薄 膜的透射電子顯微鏡照片，圖3為本實施例得到的單壁碳納米管薄膜的透射 電子顯微鏡照片。以下為具體實驗步驟實驗一(1 )取提純後的單壁碳納米管，其直徑約為8納米，長度約為幾十微 米、將單壁納米管與無水乙醇配製成質量百分比濃度約為.25%的單壁碳納
米管/乙醇懸濁液；(2) 將配製好的碳納米管/乙醇懸濁液進行超聲振蕩分散，分散時間約 為5分鐘；(3) 將經過超聲振蕩的碳納米管/乙醇懸濁液用滴管滴入超純水中，滴 入位置在水面上方、水面、水下均可；(4) 隨著碳納米管/乙醇懸濁液的滴入，懸濁液在超純水中發生劇烈擴 散運動，最終在水面形成單壁碳納米管薄膜，形成的單壁碳納米管薄膜厚度 約為幾十納米，透光性好。實驗二(1) 取碳黑，與無水乙醇配製成濃度5%的碳黑/乙醇懸濁液；(2) 將配製好的碳黑/乙醇懸濁液進行超聲振蕩，時間約為IO分鐘； (3 )將經過超聲振蕩的碳黑/乙醇懸濁液用滴管滴入超純水中；(4 )隨著碳黑/乙醇懸濁液的滴入，懸濁液在超純水中的劇烈擴散運動， 最終在水面形成碳黑薄膜，形成的碳黑薄膜厚度約幾百納米。下面以單壁碳納米管顆粒和乙醇為例，對本發明實施例形成納米薄膜的 原理進4亍簡單i兌明將單壁碳納米管顆粒放入乙醇中，由於乙醇對單壁碳納米管是浸潤的， 在經過超聲處理後，單壁碳納米管與乙醇形成單壁碳納米管懸濁液。在將單 壁碳納米管懸濁液滴入超純水中時，乙醇帶動單壁碳納米管運動並由滴入點 向四周擴散。在擴散過程中，由於單壁碳納米管的比重小於超純水，單壁碳 納米管浮在超純水的表面，又由於單壁碳納米管在超純水中不浸潤，在乙醇 中分散的單壁碳納米管因乙醇的擴散失去了原有的載體後重新聚集在一起， 重新聚集的單壁碳納米管因超純水的表面張力形成一層單壁碳納米管薄膜。另外，本領域技術人員還可在本發明精神內作其它變化，當然這些依據 本發明精神所作的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍內。
權利要求
1. 一種納米薄膜的製備方法，包括配製一定濃度的納米顆粒懸濁液，懸濁液包括有機溶劑和分散在有機溶劑內的納米顆粒；以及，將納米顆粒懸濁液滴入表面張力大、比納米顆粒比重大、且與納米顆粒不浸潤的液體，在液體表面形成一層面積均勻的納米顆粒薄膜。
2. 如權利要求1所述的納米薄膜的製備方法，其特徵在於所述的納米顆粒為 碳納米管或碳墨。
3. 如權利要求2所述的納米薄膜的製備方法，其特徵在於所述的碳納米管為 單壁碳納米管、雙壁碳納米管或多壁碳納米管。
4. 如權利要求1所述的納米薄膜的製備方法，其特徵在於所述的納米顆粒懸 濁液的配製過程為將一定量的納米顆粒放入有機溶劑中；以及，超聲分散至 少5分鐘即得到納米顆粒均勻分散的納米顆粒懸濁液。
5. 如權利要求4所述的納米薄膜的製備方法，其特徵在於所述的納米顆粒懸 濁液中納米顆粒的質量百分比濃度為0.1% 10%。
6. 如權利要求4所述的納米薄膜的製備方法，其特徵在於所述有機溶劑為乙 醇、丙酮、甲醇、異丙醇或乙酸乙酯。
7. 如權利要求1所述的納米薄膜的製備方法，其特徵在於所述的比納米顆粒 比重大且與納米顆粒不浸潤的液體為超純水或鹽的超純水溶液。
全文摘要
本發明涉及一種納米薄膜的製備方法，包括配製一定濃度的納米顆粒懸濁液，懸濁液包括有機溶劑和分散在有機溶劑內的納米顆粒；及將納米顆粒懸濁液滴入表面張力大、比納米顆粒比重大、且與納米顆粒不浸潤的液體，在液體表面形成一層納米顆粒薄膜。
文檔編號B01J19/00GK101209404SQ20061015799
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月27日 優先權日2006年12月27日
發明者意 任, 姜開利, 張麗娜, 張瑤俊, 李群慶, 範守善 申請人:清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司