[发明专利]移动式原位薄层电解法在电极上连续合成金属氧化物或金属沉积物微/纳米结构的方法

说明书

本发明提供了一种移动式原位薄层电解法在电极上连续合成金属氧化物或金属沉积物微/纳米结构的方法，其特征在于：阴阳电极均为带状或条状电极，阴阳电极平行相间穿过薄层电解液，实现在该薄层电解液所对应的电极位置上精确电沉积生长金属氧化物或金属沉积物微/纳米结构，并最终包裹整个电极，所述薄层电解液的厚度为10nm～10mm。采用薄层电解液，电极与电解液接触面积小，通过移动阴阳电极，可使沉积物快速脱离反应体系，并最终包裹整个带状或丝状电极，可结合辊轴对阴阳电极的牵伸和卷取，实现大规模连续生长。

技术领域

本发明涉及一种移动式原位薄层电解法在电极上连续合成金属氧化物或金属沉积物微/纳米结构的方法，属于电化学领域。

背景技术

目前在工业上，在带状或条状电极上电化学沉积金属氧化物或金属沉积物微/纳米结构的方法大多数采用间歇式的沉积法，得到的结构也比较单一。

另外现有金属氧化物或金属沉积物微/纳米结构合成方法中大多采用水热合成等方法，存在反应条件苛刻，过程繁琐等问题。

并且，目前制备金属氧化物微/纳米阵列的方法，都是将电极浸泡在电解液中，施加电压，在二维基底上长出金属氧化物微/纳米结构，生产连续性不好，且无法实现在电极轴向上精确控制微/纳米结构的生长位置，厚度也不可控制，从而限制了金属氧化物微/纳米结构在后续研究及应用中的发展。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种移动式原位薄层电解法在电极上连续合成金属氧化物或金属沉积物微/纳米结构的方法，能实现连续在带状或条状电极上电化学沉积金属氧化物或金属沉积物微/纳米结构，并且可精确控制生长位置和厚度。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种移动式原位薄层电解法在电极上连续合成金属氧化物或金属沉积物微/纳米结构的方法，其特征在于：阴阳电极均为带状或条状电极，阴阳电极平行相间穿过薄层电解液，实现在该薄层电解液所对应的电极位置上精确电沉积生长金属氧化物或金属沉积物微/纳米结构，并最终包裹整个电极，所述薄层电解液的厚度为10nm～10mm。

本发明的方法，采用薄层电解液，电极与电解液接触面积小，通过移动阴阳电极，可使沉积物快速脱离反应体系，并最终包裹整个电极，可结合辊轴对阴阳电极的牵伸和卷取，实现大规模连续生长。

上述方案中：所述薄层电解液是含有银、锰、铜、锌、镍、钛、钴、钒离子的水溶液或有机溶液。

上述方案中：带状或条状电极的材料是铂、碳纤维、钛、银、金、不锈钢、铜、锌、镍中的一种。带状电极宽为1mm～5dm，宽厚比大于1.5。条状电极可以是纤维、细丝等，其直径为0.01mm～5cm。

上述方案中：电解电流密度为1mA·cm^-2～10A·cm^-2，电解电流密度小。

上述方案中：阴阳电极相对于薄层电解液的移动速度小于20mm·s^-1。

上述方案中：所述薄层电解液采用垂直向下的电解液水幕，阴阳电极平行相间穿过电解液水幕，电解液水幕的厚度为0.5mm～10mm，更容易实现。

上述方案中：所述薄层电解液采用气液界面，将电解液盛放在电解液槽中，让阴阳电极穿过电解液的气液界面，气液界面的厚度在10nm～600μm。

上述方案中：所述电解液为含有相应金属离子的有机溶液，所述有机溶液不溶于水，将有机溶液盛放于电解液槽中，然后加入水，分层，上层有机溶剂作为薄层溶液，厚度为1μm～500μm。

与现有的金属氧化物或金属沉积物微/纳米结构合成及连续制备方法相比，本发明具有以下有益效果：