[发明专利]一种磁电协同作用沉积纳米材料的装置及方法

说明书

本发明属于材料科学与工程技术领域，公开了一种磁电协同作用沉积纳米材料的装置及方法，由圆片状强磁铁、带内凹槽的圆筒状石墨电极、快速拆装电解槽和待处理电极材料组成；快速拆装电解槽由卡箍接头、O型垫圈、圆形密封垫片、快速卡箍和盲板堵头组成；圆片状强磁铁放置于圆筒状石墨电极的内凹槽内，石墨电极放置于快速拆装电解槽上端，卡箍接头和盲板堵头通过中间的快速卡箍进行连接，O型垫圈和密封垫片夹设在卡箍接头和盲板堵头中间，待处理电极材料夹设在O型垫圈和密封垫片中间。本发明装置不仅具有简单、可快速拆装、容易实现磁电协同作用沉积纳米材料，而且可以实现磁场与电场协同作用方向夹角0‑30度任意角度的精密控制。

技术领域

本发明属于材料科学与工程技术领域，尤其涉及一种磁电协同作用沉积纳米材料的装置及方法。

背景技术

目前，电沉积技术已经成为制备金属、合金、氧化物和导电有机聚合物等纳米材料制备的重要方法之一，但仅仅依靠单一施加电场实现电沉积技术存在制备的纳米材料具有序性和结晶度均较差等缺点。为了满足新技术、新产品和新工艺对结构有序化、功能化和集成化的纳米材料发展需求，电沉积方法也从单一电沉积技术向声、光、磁与电沉积协同作用制备纳米材料转变。因为磁场与电解液中的电场、电极材料和电解质溶液之间的相互作用可以加快质量传输速度、提高沉积电流效率和改变电解液中离子的运动轨迹，可提高电极上电沉积纳米材料的结晶度和有序性，因此科学家进行了大量的磁电协同作用沉积纳米材料方法和机理研究，但是他们采用磁诱导电沉积装置均具有简单、粗放型、控制精度差等缺点。因此，如何设计和发展一款可快速拆装、磁场大小和方向均可调，实现磁场与电场协同作用来制备纳米材料集成化装置和方法成为提升电沉积纳米材料品质的关键。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)通过单一施加电场实现电沉积技术存在制备的纳米材料具有序性和结晶度均较差的问题；

(2)现有的电沉积装置具有过于粗放、拆装困难和不紧凑、难以实现精密控制的缺点；

(3)电场和磁场协同方向难以调节的问题。

解决上述问题的技术难度：如何解决磁诱导电沉积装置的粗放，拆装困难，精密控制等问题。

解决上述问题的意义：装置的快速拆装可以节省时间，电场、磁场和强度协同方向及其作用于电极材料的角度的精密控制不仅能够沉积出高度有序和高结晶度材料，为纳米材料的器件化和微型化提供物质基础，而且探索电沉积制备高度有序和结晶度材料形成机理提供精细实验装置。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种磁电协同作用沉积纳米材料的装置及方法，是一种新型的在外加磁场诱导下，用电沉积制备纳米材料的装置和方法。

本发明是这样实现的，一种磁电协同作用沉积纳米材料的装置包括：

圆片状强磁铁、带内凹槽的圆筒状石墨电极、快速拆装电解槽和待处理电极材料；

所述快速拆装电解槽由卡箍接头、O型垫圈、圆形密封垫片、快速卡箍和盲板堵头组成；

所述圆片状强磁铁放置于圆筒状石墨电极的内凹槽内，石墨电极放置于快速拆装电解槽上端，卡箍接头和盲板堵头通过中间的快速卡箍进行连接，O型垫圈和密封垫片夹设在卡箍接头和盲板堵头中间，待处理电极材料夹设在O型垫圈和密封垫片中间。

进一步，所述卡箍接头包括上端的放置筒状石墨电极的膨大端、中部直筒的电解槽和下端的与卡箍连接的接头端。

进一步，所述O型垫圈、待处理电极材料和圆形密封垫片的侧面均一体化设置有耳部。

进一步，所述O型垫圈和密封垫片采用绝缘乳胶材料。

进一步，所述卡箍接头采用材料为耐酸碱、耐高温的透明塑料或聚四氟乙烯。