[发明专利]一种纳米孔金属结构的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米孔金属结构的制备方法，涉及纳米材料制备技术领域，包括如下步骤：S1、对具有双通孔结构的超薄阳极氧化铝薄膜和导电衬底进行亲水处理；S2、将超薄阳极氧化铝薄膜转移至目标衬底表面，氧化铝薄膜与目标衬底形成紧密吸附；S3、采用步骤S2的转移方法转移多层超薄阳极氧化铝薄膜，从而形成双通孔超薄阳极氧化铝薄膜叠层结构；S4、使用电化学沉积法沉积金属材料，直至金属将叠层结构的空隙部分全部填充满；S5、用腐蚀液溶解阳极氧化铝模板，进而在目标衬底上获得纳米孔金属结构,由于每一次氧化铝薄膜的孔的周期、孔直径、膜的厚度都可以独立调控，所获得的金属薄膜的内部孔结构是可以千变万化，容易进行调控的。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体是一种纳米孔金属结构的制备方法。

背景技术

金属材料由于其高导电性，作为电极材料的主要组成部分，在锂电池、超级电容器、燃料电池、电催化污水处理、气体传感器等领域具有广泛的应用。在这些应用当中，器件的性能与金属的结构直接相关，当金属的比表面积增大时，单位体积内的有效金属表面就会增大，从而提高器件的主要电学性能。因此，提高金属的比表面积是电极材料的主要发展方向之一。纳米级微结构的金属材料有着高的比表面积，科研届与行业内使用最多的金属微结构就是金属纳米棒和纳米线线结构。长度和直径的比值比较小时，通常称之为纳米棒，比值比较大时，为纳米线。为了便于定向电流传导，要求金属纳米线一端连接在一个金属板或金属膜上，形成金属纳米线阵列结构。这类纳米线阵列结构通常采用具有双通纳米孔结构的阳极氧化铝结合电化学沉积的方法获得。

然而，金属纳米线由于长径比大，不可避免地出现团聚现象，也就是大量的纳米线聚集在一起形成一束一束的纳米线束，从而严重降低结构的比表面积。解决此问题的一个重要方法是制备具有纳米孔结构的金属薄膜。由于纳米孔金属薄膜内部为多孔结构，主体框架是连接在一起的，所以不存在像纳米线那样的团聚问题。具有规则孔径结构的纳米孔金属膜难以通过直接加工的方法获得，通常需要通过具有纳米结构的非导电模板结合电化学沉积进行制备，虽然这方面目前有少量文献报道[Adv.Mater.2014,26,7654–7659]，但这种方法制备的纳米孔金属薄膜为平行孔结构，结构简单，比表面积不高，而且孔的结构被不易调控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米孔金属结构的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种纳米孔金属结构的制备方法，包括如下步骤：

S1、对具有双通孔结构的超薄阳极氧化铝薄膜和导电衬底进行亲水处理；

S2、将超薄阳极氧化铝薄膜转移至目标衬底表面，氧化铝薄膜与目标衬底形成紧密吸附；

S3、采用步骤S2的转移方法转移多层超薄阳极氧化铝薄膜，从而形成双通孔超薄阳极氧化铝薄膜叠层结构；

S4、使用电化学沉积法沉积金属材料，直至金属将叠层结构的空隙部分全部填充满；

S5、用腐蚀液溶解阳极氧化铝模板，进而在目标衬底上获得纳米孔金属结构。

优选的，在步骤S1中，所述导电衬底包括金属材料、ITO导电玻璃以及FTO导电玻璃。

优选的，在步骤S1中，在亲水处理的过程中，采用紫外光照射的方法对铜衬底进行亲水处理。

优选的，在步骤S1中，所用超薄阳极氧化铝模板孔的中心间距为50nm～3μm，孔的直径为30nm～2μm，模板厚度为50nm～1μm。

优选的，在步骤S2中，在丙酮中将超薄阳极氧化铝薄膜转移到铜衬底表面，等待丙酮完全挥发后，氧化铝薄膜与铜衬底形成紧密吸附。

优选的，在步骤S3中，所述氧化铝薄膜层的数量为2～20层。