[发明专利]一种纳米级金针复合电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种纳米级金针复合电极的制备方法。

背景技术

应用金属作为负高压电极是所有商品化的负氧离子空气净化器的核心技术之一。负氧离子产率高低及臭氧分子产生水平取决于施加到金属负高电极上的电压高低，过高的负高压不仅易于产生负氧离子，更易于产生臭氧分子，同时过高的负高压发生器输出的负高压也存在诸多的安全隐患等问题。对于金属负高压电极产生负氧离子的难易程度更取决于金属电极尖端的曲率，曲率愈大，金属电极尖部的电压场强愈高，愈容易产生负氧离子，即负氧离子产率就愈高，反之亦然。另外，负氧离子产生的难易度也与金属电极材料的电子表面脱出功的高低有关，不同的电极材料，其电子表面脱出功值有很大的差别。在相同负高压下，电极材料的电子表面脱出功值低，易产生负氧离子，反之也亦然。然而，当前商品化的负氧离子空气净化器中的金属负高压金属电极尖部的曲率都很小，因而，要产生足够高的负氧离子产率，就需要负高压电源提输出足够高的负高压，显然，电压过高，很容易产生臭氧分子。除此之外，降低臭氧离子的产率，有许多商品化的负氧离子空气净化器的金属电极上固定的富勒烯纤维作为负高压电极，显然，富勒烯为非导体，电子表面脱出功远远高于金属。因此，为产生足够高的负氧离子产率，即使施加更高的负高压也很难达到金属负高压电极的水平。由于富勒烯为非导体，在负氧离子产率下降的同时，臭氧分子产率也会降低。

现在商品化的负氧离子空气净化器中的负高压金属电极尖部曲率小，直径大，不足以产生更高的局域电场强度。因此，用于产生负氧离子的负高压较高，负氧离子产率较低，为产生足够高的负氧离子产率，就要施加足够高的负高压，同时，过高的负高压也将产生过高深度的臭氧分子。为降低臭氧分子的产率，有些高品化的负氧离子空气净化器在金属负高压电极上固定了富勒烯纤维作用负高压电极，然而富勒烯的电子表面脱出功相对于金属电极的电子脱出功更高，负氧离子产率低，要获得足够高的负氧离子产率，在富勒烯电极上施加的负高压相对要高。针对当前商品化的负氧离子空气净化器中负高压电极存在的上述问题，本项发明利用纳米技术将钢性的金属电极电子刻蚀成为纳米级金属针，并在其表面沉积金薄膜形成纳米级复合金针作为负高压电极，以加电极尖部的曲率(尖度)增强尖部局域场强和降低电子表面脱出功，降低负高压电源的压输出，提高负氧离子产率和抑制臭氧分子产生。本项发明将在降低负高压电源的高压输出、获得负氧离子高产率和抑制臭氧分子产生技术方面产生巨大的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明专利的目的在于解决上述技术问题，提供一一种纳米级金针复合电极的制备方法：

本发明采用如下技术方案：

一种纳米级金针复合电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，采用金属电化学电子刻蚀方法制备纳米级金属针电极

将直径约为500μm(微米)棒状的钢针金属负高压电极沉浸入电化学电解液中，在控制软件的控制下，以开始速度为0.5mm/s到最后为0.005mm/s的速度，均匀降速的将该钢针金属负高压电极从电化学电解液中拉出，提拉时间为12小时，之后获得直径约为1300～1700μm的针状钢针，

将获得的针状钢针浸入化学抛光液中进行表面化学抛光处理7小时，取出吹干，从而获得经电子刻蚀制备而成表面光滑的纳米级针状电极；

步骤二，纳米级金复合针电极

将步骤一所制得的纳米级针状电极表面为衬底，利用金膜生长技术在针状钢针的针尖端表面制备约100～200μm厚的薄膜，所述针尖端表面占针状钢针外表面的1/5-1/3，获得钢针与金膜复合型负高压纳米级针状电极(3)。

步骤一中所述电解液为普通水。

步骤一中所述的化学抛光液为15％HNO₃、10％高氯酸和余量为水H₂O配比。

步骤二中所述的金膜生长技术包括以下步骤：

将所制得的纳米级针状电极的针尖端向下暴露悬掛于浅射舟约400mm的上方，置入电子浅射真空室中，开启设备抽真空到10^-6～7托(torr)真空度，并将真空室加热器加热至300℃的高温，开启电子束浅射控制开关，将浅射舟中的金材料电子浅射蒸发至悬掛于上方表面暴露的钢针针尖端的电极表面沉积厚度约为100～150μm成膜，在此真空度和300℃的高温条件下，恒温1小时后，逐渐降温冷却到室温。

有益效果：