[发明专利]一种用于催化甲醇合成反应的CuNi合金薄膜的原子层沉积制备方法

摘要

本发明公开了一种用于催化甲醇合成反应的CuNi合金薄膜的原子层沉积制备方法，包括：基底的清洗；涂覆一层薄膜；放入反应腔并导入含Cu前驱体；通氮气，清除未吸附的Cu前驱体残余物；导入还原剂，使还原剂与含Cu的生成物进行反应；通氮气，清除还原剂与含Cu的生成物的反应残余物；导入含Ni前驱体；通氮气，清除反应残余物及多余的还原剂；导入还原剂，使还原剂与含Ni生成物进行反应；通氮气，清除还原剂与含Ni生成物的反应残余物；在基底上形成一层CuNi薄膜；重复操作多次，在基底上形成多层CuNi薄膜，完成CuNi合金的制备。也可先导入含Ni前驱体，后导入含Cu前驱体。所得材料均具有良好的催化甲醇合成反应性能。

主权项

一种CuNi合金薄膜的原子层沉积制备方法，其步骤如下：（1）合金生长的基底的清洗：先用4mol/L的NaOH溶液清洗，然后用1mol/L的HCl溶液清洗，最后依次用去离子水、乙醇冲洗，至表面清洁光亮，晾干；（2）在基底上涂覆一层SBA‑15薄膜：按照每0.5g SBA‑15与35mL铝溶胶的比例配置成活性胶体，将基底放入活性胶体中静置5min后取出晾干，即在基底表面形成一层SBA‑15薄膜；（3）原子层沉积系统参数的设定：反应腔温度为300‑350℃，反应腔压力为10hPa；将涂覆好SBA‑15薄膜的基底放入反应腔；（4）导入含Cu的前驱体双(六氟乙酰丙酮)合铜(II)；其中，含Cu的前驱体的加热温度为85℃，脉冲为2s，保压时间为8.5s； （5）向反应腔中通入氮气，清除反应副产物和多余的含Cu的前驱体；（6）向反应腔导入还原剂H₂，使还原剂与含Cu的生成物进行反应；所述还原剂H₂的纯度为99.999％，流量100sccm，H₂的脉冲时间3s，保压时间为10s；（7）向反应腔通入氮气，清除还原剂与含Cu的生成物的反应副产物及多余的还原剂；（8）重复步骤（4）‑（7）50‑100次；（9）向反应腔导入含Ni的前驱体二茂镍；其中，含Ni的前驱体的脉冲为120s，加热温度为100℃，保压时间为8s；（10）向反应腔通入氮气，清除反应副产物和多余的含Ni的前驱体；（11）向反应腔导入还原剂H₂，使还原剂与含Ni的生成物进行反应；所述还原剂H₂的纯度为99.999％，流量100sccm，H₂的脉冲时间60s，保压时间为10s；（12）反应腔通入氮气，清除还原剂与含Ni的生成物的反应残余物及多余的还原剂；（13）重复步骤（9）‑（12）50‑100次，在基底上形成一层CuNi合金薄膜；（14）重复步骤（4）‑（13）多次，在基底上形成多层CuNi合金薄膜，完成CuNi合金薄膜的制备；或者，所述CuNi合金薄膜的原子层沉积制备方法，其步骤如下：（1）合金生长的基底的清洗：先用4mol/L的NaOH溶液清洗，然后用1mol/L的HCl溶液清洗，最后依次用去离子水、乙醇冲洗，至表面清洁光亮，晾干；（2）在基底上涂覆一层SBA‑15薄膜：按照每0.5g SBA‑15与35mL铝溶胶的比例配置成活性胶体，将基底放入活性胶体中静置5min后取出晾干，即在基底表面形成一层SBA‑15薄膜；（3）原子层沉积系统参数的设定：反应腔温度为300‑350℃，反应腔压力为10hPa；将涂覆好SBA‑15薄膜的基底放入反应腔；（4）向反应腔导入含Ni的前驱体二茂镍；其中，含Ni的前驱体的脉冲为120s,加热温度为100℃，保压时间为8s；（5）向反应腔通入氮气，清除反应副产物和多余的含Ni的前驱体；（6）向反应腔导入还原剂H₂，使还原剂与含Ni的生成物进行反应；所述还原剂H₂的纯度为99.999％，流量100sccm，H₂的脉冲时间60s，保压时间为10s；（7）反应腔通入氮气，清除还原剂与含Ni生成物的反应残余物及多余的还原剂；（8）重复步骤（4）‑（7） 50‑100次；（9）导入含Cu的前驱体双(六氟乙酰丙酮)合铜(II)； 其中，含Cu的前驱体的加热温度为85℃，脉冲为2s，保压时间为8.5s；（10）向反应腔中通入氮气，清除反应副产物和多余的含Cu的前驱体；（11）向反应腔导入还原剂H₂，使还原剂与含Cu的生成物进行反应；所述还原剂H₂的纯度为99.999％，流量100sccm，H₂的脉冲时间3s，保压时间为10s；（12）向反应腔通入氮气，清除还原剂与含Cu的生成物的反应残余物及多余的还原剂；（13）重复步骤（9）‑（12）50‑100次，在基底上形成一层CuNi合金薄膜；（14）重复步骤（4）‑（13）多次，在基底上形成多层CuNi合金薄膜，完成CuNi合金薄膜的制备。