[发明专利]一种纳米结构过渡金属薄膜的制备方法

说明书

本发明属于纳米结构金属技术领域，涉及一种纳米结构过渡金属薄膜的制备方法。包括：选择金属镓和过渡金属箔，将金属镓加热融化成液态；把液态金属镓均匀涂覆到过渡金属箔上，然后经过退火处理，在过渡金属箔表面形成镓与过渡金属的合金；将复合箔在碱性或酸性溶液选择性去除其中的镓，在过渡金属箔表面形成纳米结构的薄膜。所述过渡金属是Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Ru、Os、Ir、Rh、Mo、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Pt、Au中的任意一种。本发明原料简单，成本低，工艺重复性强，设备要求较低，容易实现批量生产，所得产品是一种潜在的燃料电池催化剂材料以及光催化和二氧化碳气相催化材料。

技术领域

本发明属于纳米结构金属技术领域，涉及一种纳米结构过渡金属薄膜的制备方法。

背景技术

在充满活力的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然会对金属材料提出更高的要求。元器件的智能化、小型化、高集成、高密度存储和超快传输等要求材料的尺寸越来越小。纳米金属材料无疑是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象。纳米金属是具有纳米级尺寸的材料，纳米级的晶粒使其具有更高的比表面积以及其他独特的物理、化学以及力学性能。例如独特的电磁性能、更高的化学活泼性、更高的强度等。因此，纳米金属材料具有巨大的应用潜力。目前开展的应用研究主要有催化、电催化、传感、表面增强拉曼散射等。

随着电子工业的发展，寻找具有高比能量，快速充放电能力，高安全性和低成本的电化学电源成为了研究的主流。在众多电化学电源中，燃料电池有许多优点。燃料电池不是我们通常所说的“电池”，而是一种电化学发电装置，它将燃料和氧气的化学能通过电化学反应而不是燃烧转变成电能，因而具有更高的效率、更低的污染排放；燃料电池可以用于所有需要电力的场合。自从1839年燃料电池问世以来，人们一直孜孜不倦地研究改进它，并在许多场合应用。自从燃料电池诞生以来，有关燃料电池催化剂主要以粉末为主，而自支撑催化剂是一种很有潜力的燃料电池催化剂材料。

此外，人类活动使大气中CO2等吸热性强的温室气体浓度增加，加剧了温室效应，造成全球变暖。在众多的温室气体中，CO2是导致温室效应的主要原因之一，大约占60％。因此，减少排放是控制温室效应的重要方式。而本方法制作的自支撑的Cu、Ag等纳米材料是一种很有潜力的CO2还原催化剂。

目前，关于纳米金属的制备主要有溶胶凝胶法(汪信,陆路德.纳米金属氧化物的制备及应用研究的若干进展[J].无机化学学报,2000,16(2):213-217.)、溅射法(赵锡钦.溅射镀膜技术的应用[J].电子机械工程,1999,79(3):58-61.)、高能球磨法(董远达,马学鸣.高能球磨法制备纳米材料[J].材料科学与工程,1993,11(1):50-54.)、选择电沉积法(Schwarzacher W,Kasyutich OI,Evans P R,et al.Metal nanostructures prepared bytemplate electrodeposition[J].Journal of Magnetism and Magnetic Materials,1999,198:185-190.)等。以上方法虽然均能制备出纳米尺度的金属，但均操作复杂，不易量产，而且不易控制成分配比，不利于工业上的推广应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种纳米结构过渡金属薄膜的制备方法，该方法工艺简单、成分可控、产品形貌好，可以实现批量生产。

本发明是通过以下方式实现的：

一种纳米结构过渡金属薄膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：

(1)将过渡金属箔用丙酮超声清洗10min，然后用酒精超声清洗10min、烘干，将过渡金属箔平铺到加热台上；

(2)将金属镓熔融，用涂覆工具蘸取液态金属镓，然后涂覆到过渡金属箔的表面，反复涂刷使得过渡金属表面的镓涂覆均匀；