[发明专利]一种直径调制型Co纳米线的制备方法

权利要求书

1.一种直径调制型Co纳米线的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（a）模板制备

（a-1）一次氧化：将铝片置于草酸水溶液中进行阳极氧化，得到一次氧化铝片；

（a-2）去除一次氧化膜：取一次氧化铝片，置于磷酸和铬酸混合水溶液中浸泡，洗净，得到去除一次氧化膜的铝片；

（a-3）二次氧化：在0~3℃下，将已除去一次氧化膜的铝片置于0.3~0.5mol/L草酸水溶液中进行第二次阳极氧化，氧化电压从100~60V减小到40~10V、氧化时间为45-55min，之后将二次氧化后的铝片取出用去离子水清洗，再置于1~3mol/L CuCl₂水溶液中浸泡10~60min，之后用去离子水清洗干净，得到孔道直径梯度变化的双通纳米孔的氧化铝模板；

（a-4）扩孔：将孔道直径梯度变化的双通纳米孔的氧化铝模板进行扩孔，得到最终的阳极氧化铝模板；

（b）恒电位电沉积纳米线

（b-1）盐桥的制备；

（b-2）溅射导电层：在阳极氧化铝模板上溅射一层铜膜；

（b-3）首先，将电解液和阳极氧化铝模板置于氮气气氛下1-3h，然后在Cu电沉积溶液中于阳极氧化铝模板的底部孔道处沉积上一层Cu纳米棒，沉积条件为：电压 0.7-0.9V，时间8-12min；Cu电沉积溶液中组分浓度为12-18g/L CuSO₄·5H₂O，35-45g/L H₃BO；

(b-4) 将已沉积了铜纳米棒的阳极氧化铝模板为阴极，石墨片为阳极，在电解液中于搅拌下进行直流电恒电压沉积制备直径调制型Co纳米线；沉积条件为：电压值2-5V，温度25～30℃，时间25-35min；所述电解液组成为：110-130g/L CoSO₄·7H₂O，40-50 g/L H₃BO，pH＝2-4，溶剂为去离子水；

（c）释放纳米线：将经步骤（b）电沉积的阳极氧化铝模板浸泡于后处理溶液中去除氧化铝模板、铜膜和Cu纳米棒，即得直径调制型Co纳米线；所述后处理溶液中含有0.25-0.35mol/L的氯化铜、0.25-0.35mol/L的铬酸和0.25-0.35mol/L的硼酸，浸泡时间为2h。

2.如权利要求1所述的一种直径调制型Co纳米线的制备方法，其特征在于，步骤（a-3）中，氧化电压以1.0 ̶ 1.1 V/min的速率从80V减小到20V，氧化时间为50min。

3.如权利要求2所述的一种直径调制型Co纳米线的制备方法，其特征在于，步骤（a-4）中，所述阳极氧化铝模板具有双通孔道，孔道直径呈梯度变化，细的一端为25-35nm，粗的一端为90-110nm。

4.如权利要求1所述的一种直径调制型Co纳米线的制备方法，其特征在于，步骤（a-1）中，一次氧化包括：将经过退火、超声洗涤预处理的铝片置于0.3~0.5mol/L草酸水溶液中，在电压60~80V、温度0~3℃条件下阳极氧化6~8h，得到一次氧化铝片。

5.如权利要求1或4所述的一种直径调制型Co纳米线的制备方法，其特征在于，步骤（a-2）中，去除一次氧化膜包括：取一次氧化铝片，置于40~50℃的磷酸和铬酸混合水溶液中浸泡12~16h，之后用去离子水清洗干净，得到去除一次氧化膜的铝片；所述磷酸和铬酸混合水溶液中，磷酸浓度为3~6wt%，铬酸浓度为1~2wt%。

6.如权利要求1或2或3所述的一种直径调制型Co纳米线的制备方法，其特征在于，步骤（a-4）中，扩孔包括：30~35℃下，将孔道直径梯度变化的双通纳米孔的氧化铝模板置于3~5wt% H₃PO₄水溶液中扩孔20~45min，得到最终的阳极氧化铝模板。