[发明专利]竹节状三维分叉纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分叉纳米线的制备方法，尤其是一种竹节状三维分叉纳 米线的制备方法。

背景技术

利用电化学沉积、溶胶-凝胶和化学气相沉积等方法在氧化铝模板中已经 能够成功地制备出各种金属以及化合物的纳米线阵列，如在2008年9月3日公 开的中国发明专利申请公布说明书CN 101254947A中提及的“一种二氧化钛纳 米线阵列的制备方法”。它采用电泳沉积法在氧化铝模板中制备二氧化钛纳米 线阵列，由于氧化铝模板中的孔为直孔，故制得的只能是具有直线形状的二 氧化钛纳米线阵列。这种直线形状的二氧化钛纳米线阵列在随后的形貌表征、 性质测量中，尤其是将其付诸于实际应用中时，却有着难以克服的缺陷，首 先，如果不去掉氧化铝模板，将难以充分地发挥材料的纳米效应、优化性能， 比如贵金属的表面增强拉曼散射效应，具有催化性质的纳米材料的催化效果 以及半导体材料的发光性能等；其次，如果去除具有支撑作用的氧化铝模板， 当纳米线的长度和直径的比值，即长径比超过一定的限度，一般为10:1时， 纳米线阵列将会因为缺乏支撑而坍塌，纳米线之间会相互倚靠在一起，导致 有效表面积的大幅度降低，既不利于对其的性能进行客观、有效的测试，更 不利于其纳米效应的发挥和性能的优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种在去 除氧化铝模板后，纳米线阵列仍能自支撑的竹节状三维分叉纳米线的制备方 法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：竹节状三维分叉纳米 线的制备方法包括阳极氧化法、电子束蒸发法和电化学沉积法或溶胶-凝胶 法，特别是完成步骤如下：

步骤1，将铝片置于浓度为0.2～0.4M的酸溶液中，于弧齿波电压下阳 极氧化的时间为至少5min，其中，弧齿波电压的波幅为22～50V、波前沿为 45度、波周期为2.5～3.5min，得到分叉孔的孔径为20～40nm、分叉孔的孔 长为40～60nm、分叉孔周期性层的厚度为180～220nm、通孔的孔径为40～ 80nm的带有分叉孔的直线型通孔氧化铝模板；

步骤2，先用浓度为3～7wt％的磷酸溶液去除位于带有分叉孔的直线型通 孔氧化铝模板的孔底部的氧化铝障碍层，再用电子束蒸发法于带有分叉孔的 直线型通孔氧化铝模板的一面蒸镀180～220nm厚的金膜，之后，对蒸镀有金 膜的带有分叉孔的直线型通孔氧化铝模板使用电化学沉积法于其的孔中电化 学沉积金属，

或者，使用溶胶-凝胶法于带有分叉孔的直线型通孔氧化铝模板的孔中生 成金属氧化物；

步骤3，将其孔中置有金属或金属氧化物的带有分叉孔的直线型通孔氧 化铝模板置于浓度为3～7wt％的强碱溶液中进行腐蚀，制得竹节状三维分叉 金属或金属氧化物的纳米线。

作为竹节状三维分叉纳米线的制备方法的进一步改进，所述的铝片的纯 度为≥99.9％；所述的酸溶液为草酸溶液或磷酸溶液或硫酸溶液或其两种以上 的混合溶液；所述的于弧齿波电压下阳极氧化的时间为14～20h；所述的电 化学沉积金属为电化学沉积金属金或电化学沉积金属银或电化学沉积金属铜 或电化学沉积金属镍；所述的电化学沉积金属镍的条件为，金属镍电镀液为 将浓度为90～110g/L的硫酸镍、浓度为5～7g/L的氯化钠、浓度为5～7g/L 的硼酸和浓度为110～130g/L的柠檬酸三钠相混合后，用硫酸调节pH为2.5， 沉积为阴极沉积，沉积的电流为0.3～0.7mA/cm²的恒电流，沉积的时间为2～ 4h；所述的生成金属氧化物为生成氧化锌或生成二氧化钛或生成二氧化锡； 所述的生成二氧化钛的条件为，先将浓度为98wt％的钛酸四丁酯、浓度为 99.7wt％的无水乙醇和浓度为99wt％的醋酸相混合均匀得到混合液，再用硝酸 调节混合液的pH为1.5～2.5而得到溶胶，将溶胶搅拌至少6h以上后得到凝 胶，再将带有分叉孔的直线型通孔氧化铝模板置于凝胶中至少5min，之后， 将浸有凝胶的带有分叉孔的直线型通孔氧化铝模板置于400～500℃下退火 至少5h；所述的强碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液或氢氧化锂溶液； 所述的将其孔中置有金属或金属氧化物的带有分叉孔的直线型通孔氧化铝模 板置于浓度为3～7wt％的强碱溶液中进行腐蚀后，再用去离子水或蒸馏水洗 涤1～5次。