一維納米材料的製備方法
2023-05-21 14:01:41
專利名稱：一維納米材料的製備方法
一維納米材料的製備方法技術背景本發明涉及一維納米材料，特別是一維磁性納米材料的磁場引導電沉積直 接製備法，具有簡便、高效性。
背景技術：
一維納米材料具有形狀各向異性，具有不同於各向同性材料的光學、電學、 磁學等性質。尤其是一維納米磁性材料具有高度的磁各向異性，表現出比二維 納米薄膜更優越的磁學性能。這使一維納米材料廣泛用於電磁、光學、醫療和 傳感等領域。現今製備一維納米材料的方法主要有前驅物還原法、種子引導法 和模板沉積法等，製備過程較複雜，使其工業化應用受到限制。磁場是一種無接觸、新型的物理場，粒子受到這種物理場的作用會發生取 向形成有序結構，從而賦予材料新穎的光、電、磁等特性。文獻查閱後，目前 尚未發現利用磁場引導電沉積直接製備一維納米材料的相關報導。發明內容本發明的目的，提供一種一維納米材料簡便、高效的製備方法。該製備方 法不使用前驅物、引導種子或模板及其他輔助手段與媒介。實現本發明目的的一種一維納米材料製備方法，其特徵是，所述的製備方 法為磁場引導電沉積直接製備法，不需其他媒介和手段如前驅物、引導種子或 模板。本發明的一維納米材料的製備方法步驟如下第l、電極的表面處理，包括除油，除氧化物，拋光；第2、電解液配製，把用於電解的物質配製成溶液或熔液，電解液中金屬 離子濃度為0.1~2.0mol/L;第3、 一維納米材料的電沉積，在磁場作用下，將步驟2配製的電解液， 注入電解槽內在電極上直接沉積，製得一維納米材料。電沉積條件以所要製備的一維納米材料相同的金屬做陽極，以惰性材料作陰極，電流密度為0.1~0.2A/cm2，電極間距為10 20mm，磁場強度為500~4000Gs。本發明中使用的電解的物質是指能在電解槽內發生沉積的物質，如金屬鹽 類，金屬絡合物；電解液是指電解的物質的水系溶液、非水系溶液和熔液；磁 場是指動態磁場與靜態磁場；電沉積的電場是指動態電場與靜態電場。本發明方法的優點1、 利用磁場和電場的共同作用，在電解槽電極的表面直接沉積得到一 維納米材料。2、 製備過程不需前驅物、模板或種子，過程簡單，操作方便。3、 通過改變沉積參數，可以控制一維納米材料的直徑和長徑比。4、 可以連續、批量生產，無環境汙染。
圖1是實施例1製備的直徑為400-1000nm，長徑比為5-10的一維納米鐵 材料的掃描電鏡圖。圖2是實施例2製備的直徑為40-60nm，長徑比為8-10的一維納米鎳材 料的掃描電鏡圖。圖3是實施例3製備的直徑為80-110nm，長徑比為5-8的一維納米鈷材 料的掃描電鏡圖。圖4是實施例4製備的直徑為110-140nm，長徑比為50-60的一維納米鐵 鎳合金材料的掃描電鏡圖。圖5是實施例5製備的直徑為100-120nm，長徑比為10-15的一維納米銀 材料的掃描電鏡圖。圖6是實施例6製備的直徑為40-70nm，長徑比為10-20的一維納米銅材 料的掃描電鏡圖。
具體實施方式
實施例1一維納米鐵材料的電沉積製備用鐵板作陽極，惰性材料作陰極，電流密度為0.1A/cm2， Ff濃度為 1.Omol/L (氯化亞鐵)，磁場強度為500Gs，電極間距為10mm時可以製得直頁徑為400-1000nm，長徑比為5-10的一維納米鐵材料。實施例2:- -維納米鎳材料的電沉積製備用鎳板作陽極，惰性材料作陰極，電流密度為0.2A/cm2， N產濃度均為 l.Omol/L (硫酸鎳)，磁場強度為lOOOGs，電極間距為10mm時可以製得直徑 為40-60nm，長徑比為8-10的一維納米鎳材料。實施例3:一維納米鈷材料的電沉積製備用鈷板作陽極，惰性材料作陰極，電流密度為0.2A/cm2， Co"濃度為 l.Omol/L (氯化鈷)，磁場強度為500Gs，電極間距為20mm時可以製得直徑 為80-1 lOnm，長徑比為5-8的一維納米鈷材料。實施例4:一維納米鐵鎳材料的電沉積製備用鐵和鎳板作陽極，惰性材料作陰極，電流密度為0.1A/cm2， Fe^與N產 濃度均為0.5mol/L (硫酸亞鐵和硫酸鎳)，磁場強度為3000Gs，電極間距為 20mm時可以製得直徑為110-140nm，長徑比為50-60的一維納米鐵鎳材料。實施例5:一維納米銀材料的電沉積製備用銀薄板作陽極，惰性材料作陰極，電流密度為0.1A/cm2， Ag+濃度為 l.Omol/L (銀銨溶液)，磁場強度為4000Gs，電極間距為20mm時可以製得直 徑為100-120nm，長徑比為10-15的一維納米銀材料。實施例6一維納米銅材料的電沉積製備用銅板作陽極，惰性材料作陰極，電流密度為0.2A/cm2， 012+濃度為 l.Omol/L (硫酸銅)，磁場強度為4000Gs，電極間距為20mm時可以製得直徑 為40-70nm，長徑比為10-20的一維納米銅材料。
權利要求
1、一種一維納米材料製備方法，其特徵是，所述的製備方法為電解液電沉積直接製備法，沉積過程在磁場作用下進行，不需使用其他媒介和手段如前驅物、引導種子或模板。
2、 如權利要求1所述的一維納米材料製備方法，其特徵是，按下述的步驟 進行第l、電極的表面處理，包括除油，除氧化物，拋光；第2、電解液配製，把用於電解的物質配製成溶液或熔液，電解液中金屬 離子濃度為0.1 2.0mol/L;第3、 一維納米材料的電沉積，在磁場作用下，將步驟2配製的電解液， 注入電解槽內在電極上直接沉積，製得一維納米材料。
3、 如權利要求2所述的一維納米材料製備方法，其特徵是，所述的步驟2 中電解的物質是指能在電解槽內發生沉積的物質。
4、 如權利要求2所述的一維納米材料製備方法，其特徵是，所述步驟2中 的電解液是指電解的物質的水系溶液、非水系溶液和熔液。
5、 如權利要求2所述的一維納米材料製備方法，其特徵是，所述步驟3中 的磁場是指動態磁場與靜態磁場。
6、 如權利要求2所述的一維納米材料製備方法，其特徵是，所述步驟3中 電沉積的電場是指動態電場與靜態電場。
7、 如權利要求2所述的一維納米材料製備方法，其特徵是，所述步驟3的 電沉積條件以所要製備的一維納米材料相同的金屬作陽極，以惰性材料作陰 極，電極間距為10 20mrn，電流密度為0.1~0.2A/cm2,，磁場強度為500 4000Gs。
全文摘要
本發明提供一維納米材料的製備方法，特別是一維磁性納米材料簡便、高效的製備方法。該方法是在磁場作用下，從溶液或熔液中在電解槽電極上直接電沉積製備出不同相貌比的一維納米材料。該方法只使用了磁場和電場，過程簡潔，無汙染，不需其他媒介如模板、種子或前驅物，具有重大的工業應用價值。
文檔編號C30B30/00GK101126165SQ20071005248
公開日2008年2月20日 申請日期2007年6月15日 優先權日2007年6月15日
發明者張佳明, 章橋新 申請人:武漢理工大學