[发明专利]一种柏树叶状铂铜超晶格纳米结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到纳米材料可控制备电化学沉积和纳米材料修饰技术，属于先在氧化铝模板孔内采用电化学方法电沉积一种材料的纳米线，然后通过化学刻蚀的方法将已合成的纳米线修饰为“柏树叶”状纳米结构的方法。

背景技术

利用模板法制备纳米结构材料，已经成为公知的技术手段，并且利用模板法可制备一系列纳米结构材料。但电化学沉积方法在氧化铝模板内沉积纳米线，并用已制备的纳米线作为基本的单元来继续修饰成“柏树叶”状纳米结构还未曾实现。

发明内容

本发明的目的是为得到铂铜“柏树叶”状超晶格纳米结构，而提供一种柏树叶状铂铜超晶格纳米结构的制备方法，技术方案是：

一种柏树叶状铂铜超晶格纳米结构的制备方法，采用氧化铝模板孔道的量子限域效应，通过预先共同电化学沉积铂铜纳米线，然后采用优化化学刻蚀技术得到，包括以下步骤：

(a)在具有纳米通道的阳极氧化铝模板的任意一面蒸镀一层金膜使其完全覆盖阳极氧化铝模板的孔洞，而另一面未蒸金，保证模板一端是直孔开通的；(b)采用适当的参数电化学沉积合成铂铜纳米线；(c)采用氢氧化钠或磷酸溶液去除制备得到的铂铜纳米线周围的氧化铝模板；(d)用一种化学溶液修饰已合成的铂铜纳米线便得到铂铜“柏树叶”状超晶格纳米结构。

进一步的，步骤(a)中，采用二次阳极氧化，阳极氧化电压25～50伏、氧化时间5～10小时。

进一步的，步骤(a)中，用等离子体蒸镀方法在模板的表面蒸镀大于100纳米厚的金膜作电极；电镀液的成分为0.005M的H₂PtCl₆·6H₂O、0.003M的CuSO₄·5H₂O和0.003M的H₃BO₃，溶液的pH为2～3。

进一步的，步骤(b)中，电化学沉积是1.0mA/cm²恒电流沉积，沉积时间为90分钟。

进一步的，步骤(c)中，用5％的NaOH或H₃PO₄溶液在鼓风干燥箱中60℃去掉阳极氧化铝模板，去模板的时间为100min。

进一步的，步骤(d)中，用NaOH或CuCl₂或20％HNO₃化学溶液进行刻蚀，刻蚀的条件为：在鼓风干燥箱中50℃，35min。

进一步的，电沉积结束后，用去离子水清洗样品并干燥，所得样品用去离子水反复清洗。

本发明的有益效果是：本发明通过适用功能材料来制备具备一定功能的柏树叶状超晶格纳米结构，所得“柏树叶”状纳米结构具有很好的的疏松性质和很大的比表面积，有望用这种方法制备其它可以通过电沉积的铜和其它可以采用电沉积手段获得金属组成的“柏树叶”状纳米结构，应用于未来的纳米器件和纳米科技，如在未来的锂离子电池，燃料电池及其它纳米器件等有潜在应用前景。

附图说明

图1为合成铂铜“柏树叶”状超晶格纳米结构的流程图。其中(a)蒸镀金膜(b)电化学沉积铂铜纳米线(c)溶去氧化铝模板(d)修饰铂铜纳米线得到“柏树叶”状超晶格纳米结构。

图2为合成铂铜纳米线的扫描电镜照片和能谱测试结果。其中(a)纳米线扫描照片(b)纳米线能谱测试结果。

图3为合成铂铜“柏树叶”状超晶格纳米结构的扫描电镜照片和能谱测试结果。其中(a)、(b)合成铂铜“柏树叶”状纳米结构的扫描电镜照片和(c)能谱测试结果。

图4为铂铜“柏树叶”状纳米结构的透射电镜照片和高分辨像照片。其中(a)和(b)分别是铂铜“柏树叶”状纳米结构透射像和区域放大部分(c)中的超晶格晶格分辨像分别取自(a)和(b)的虚线框部位。

具体实施方式

通过本发明方法通过控制氧化铝模板阳极氧化的电压来控制未刻蚀前铂铜纳米线的直径，通过电化学沉积的时间来控制纳米线的长度，采用不同的化学刻蚀溶液来制备形成“柏树叶”状铂铜超晶格纳米结构。本发明首先在氧化铝模板底部溅射一层金膜(保持模板通孔并完全覆盖封闭模板底部)，通过电化学沉积先合成铂铜纳米线，然后再将电化学沉积合成的铂铜纳米线通过化学溶剂刻蚀得到“柏树叶”状纳米结构。预先制备铂铜纳米线的直径可以通过所使用氧化铝模板的模板孔径得到控制，合成的铂铜纳米线的长度可以通过调节电化学沉积的时间和电流密度得到控制。合成铂铜“柏树叶”状超晶格纳米结构的流程参见附图1，下面对做详细介绍。

(1)氧化铝模板的获得：