[发明专利]一种制作Zn/Cu/Ti多金属纳米电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电极制作技术领域，具体涉及一种采用Ti纳米电极为基底制 作Zn/Cu/Ti多金属纳米电极的方法。

背景技术

纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术， 研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科学技术是以 许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学(混沌物理、量子 力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧 道显微镜技术、核分析技术)结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新 的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳 米加工技术和纳米计量学等。

纳米技术包含下列四个主要方面：纳米材料、纳米动力学、纳米生物学 和纳米药物学、纳米电子学。当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳 米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同 于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即 为纳米材料。由于纳米材料几何尺寸小、比表面积大，表面原子数、表面张 力、表面能随粒径下降急剧增大，从而具有小尺寸效应等传统材料所不具备 的效应，进而表现出优异于传统材料的物理、化学性质。

Ti纳米材料具有化学性质稳定、对生物无毒害作用的优点；Cu纳米材料 具有非常大的表面积，其表面上活性中心数目也很可观；Zn纳米材料呈规则 球状，表面氧化少，球晶表面光滑、整洁，融熔变形及粘连成葡萄状、平台 状的颗粒极少，分散性好，粒度均匀，有利于生产高品质防腐涂料，Zn纳米 材料具备了纳米效应从而有极佳的化学活性及好的抗紫外线性能，抗静电性 能，抗菌抑菌、祛味防酶等一系列独特性能，其比表面积大并经过了化学处 理从而达到了活性高，分散性优良，因此，在化工领域以及冶金领域中是被 越来越多的使用。单一的Zn和单一的Cu制作的单层Zn纳米电极和单层Cu 纳米电极存在在高温条件下容易剥落，效果不稳定，效率相对低的问题。

纳米电极的制备及应用已有20多年的历史，目前常用的制备纳米电极的 方法有水热法、模板法和阳极氧化法等。其中水热法合成纳米电极需要在高 温高压条件下完成，因而对材质和安全要求较严格，且设备复杂，成本较高。 模板法可以大量制备规则且形貌可控的纳米、微米材料，但其生成物对模板 依赖性高，同时还受模板形貌的限制，工艺复杂，重现性比较差。阳极氧化 法是合成纳米材料的重要方法，形成的纳米管排列整齐有序，可通过改变阳 极电位、电解液、氧化时间等条件得到不同尺寸和形貌的纳米管阵列。

在阳极氧化法制作纳米电极方面，已经有以Pt极板作辅助电极，在一定 浓度氢氟酸电解液中，采用电化学阳极氧化法制备出了Ti纳米电极；有利用 石墨板作阴极，以CuSO₄和H₂SO₄的混合溶液等作电解质，制作Cu纳米电极； 还有利用石墨板作阴极，以ZnSO₄和H₂SO₄的混合溶液等作电解质，制作Zn 纳米电极。这些方法都存在纳米电极在高温条件下易剥落，效果不稳定等问 题。许多学者对于纳米电极的制作进行了研究，而在纳米电极的制作过程中， 还未发现使用金属Ti为基底，制作Zn/Cu/Ti多金属纳米电极的研究。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种采用Ti 为基底制作Zn/Cu/Ti多金属纳米电极的方法，使用以Ti极板、Cu极板、Zn 极板作为辅助电极即阳极，以石墨板、、Ti纳米电极、Cu/Ti双层纳米电极作 为工作电极即阴极，在一个电化学反应槽中来制作Zn/Cu/Ti多金属纳米电极， 无需其他辅助的处理装置。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种采用Ti纳米电极为阴极制作Zn/Cu/Ti多金属纳米电极的方法，使用 以石墨板作为阴极，Ti极板作为阳极，制作Ti纳米电极；再以Cu极板作为 阳极，以Ti纳米电极为阴极，制作Cu/Ti双层纳米电极；再以Zn极板为阳极， Cu/Ti双层纳米电极为阴极，在一个电化学反应槽中来制作Zn/Cu/Ti多金属纳 米电极，无需其他辅助的处理装置；具体包括如下步骤：

步骤1：用100～800目的金相砂纸打磨Ti极板；

步骤2：将打磨好的Ti极板，用去离子水超声清洗5～30分钟；