[发明专利]一种制备铟/碲多孔纳米线阵列的方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔材料、纳米材料制备技术领域，涉及一种制备铟/碲（In/Te）多孔纳米线阵列的方法。

背景技术

开发纳米材料在组成形状和尺寸上可控的新型合成方法是纳米技术研究的一个重要领域。纳米尺寸材料的本征性质主要取决于它的组成、结构尺寸和形貌等因素，因而具有特殊形貌的无机纳米材料一直都是材料科学家们研究的热点。纳米多孔材料是指具有大量的一定纳米尺寸孔隙结构和较高比表面积的材料。相比体材料和一般纳米材料，纳米多孔材料一般具有相对密度低、比表面积高、隔热、渗透性好和吸附性能优异等特点，因而纳米多孔材料已被广泛应用在分子筛、过滤、净化、模板合成、催化、传感、电学、光学、能源储存和药物释放等领域，在科学技术和国民经济建设中发挥着重要的作用。研究证明，与零维材料相比，一维纳米材料因具有各向异性的生长特点在电子光学磁性材料领域有更高的潜在应用价值。

目前，多孔硅、多孔二氧化硅、多孔二氧化钛、多孔碳已经成功制备。随着纳米科技的发展，一维多孔纳米线（结合了多孔材料和一维材料的特点）已经被成功合成出来，比如Zhang等利用水热法制备了多孔Co₃O₄纳米线[Y.G.Zhang,Y.C.Chen et al,Solid State Commun.149(2009)585–588]，Saluma Samanman等利用电化学沉积方法制备了多孔Au纳米线[S.Samanman,C.Thammakhet et al,Electrochimica Acta102(2013)342-350.]，Lin等用金属辅助化学刻蚀方法制备了多孔Si纳米线[L.H.Lin,S.P.Guo et al,Nanoscale Res Lett5(2010)1822–1828]等。铟(In)是ⅢA族元素，为具有四方晶体结构的低熔点金属，可用于制造低熔合金、轴承合金、半导体、电光源等。Chen等利用多孔氧化铝模板制备出了铟纳米线，并研究了其在电致发光器件中的应用[F.Chen,A.H.Kitai,Journal of Luminescence128(2008)1856–1862];Li等利用电镀置换法制备了铟纳米线并研究了其光学性质[H.H.Li,C.L.Liang et al，Nanoscale Res Lett4(2009)47–53]。碲(Te)，是一种窄带半导体材料，具有优良的光学、光电和热电性质，被誉为“现代工业、国防与尖端技术的维生素，创造人间奇迹的桥梁”，“是当代高技术新材料的支撑材料”。随着科技的发展，碲已经成为电子计算机、通讯及宇航开发、能源、医药卫生所需新材料的支撑材料。同时由于其独特的各向异性的生长倾向和潜在的应用，合成碲的纳米线引起了科学界越来越多的重视。Zhao等利用电化学和电泳沉积方法制备出碲纳米线阵列[A.W.Zhao et al，J.Mater.Res.,18（2003）10]；Muhammad Safdar等利用物理气相沉积法制备出了高度有序的一维碲纳米线并研究了其作为场发射器的应用[M.Safdar et al；Nanotechnology 24(2013)185705]。然而至今仍没有结合了铟和碲的制备多孔纳米线的报道。这里通过氧化铝模板制备In/Te纳米线阵列主要是通过脉冲电流沉积或者直流电沉积方式。它成本低、工艺简单方便、组分和结构易调控。由于其多孔状纳米线的结构和自身物理化学性质，在能源、催化、吸附、热电、光学和电学等方面存在巨大的潜在应用前景，特别是在传感器应用上具有重要的价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备铟/碲多孔纳米线阵列的方法，以获得具有新型结构的多孔铟/碲纳米线，其步骤简单，可控性强，成本低。

本发明使用脉冲电化学沉积技术，对含有铟和碲元素的电解液进行脉冲电化学沉积，获得铟/碲多孔纳米线。该方法包括以下具体步骤：

（1）制备多孔氧化铝模板：将高纯铝箔剪成直径为22mm的圆片，采用二次阳极氧化法，在含有0.3M的草酸或硫酸或磷酸的电解液中阳极电化学腐蚀制备出多孔阳极氧化铝模板（PAA），并在其背面溅射蒸镀100nm～200nm的金膜作为电极。

（2）配制含有In和Te元素的电沉积溶液，该溶液是由In的盐或化合物、Te的盐或化合物，pH调节剂、添加剂和去离子水组成。

（3）使用脉冲电化学沉积方法，在一定的沉积参数和条件下，以喷金的PAA模板作为阴极，石墨作为阳极，使用上述的含有In和Te元素的电沉积溶液，在氧化铝模板孔道中进行In和Te元素的电化学沉积。