電化學法制備納米材料及表征技術

1、第一節(jié)第一節(jié) 納米材料簡介納米材料簡介第二節(jié)第二節(jié).電化學法制備納米材料電化學法制備納米材料第三節(jié)第三節(jié) 納米材料的表征納米材料的表征第四節(jié)第四節(jié) 應用實例應用實例第一節(jié)第一節(jié) 納米材料簡介納米材料簡介是一個古老而又是一個古老而又嶄新的嶄新的研究領域研究領域一一. 引言引言二二. 基本概念基本概念三三.納米材料組成納米材料組成四四.納米材料的作用納米材料的作用一一.引言引言1.歷史簡介歷史簡介生活中的納米生活中的納米:古銅鏡表面的防銹古銅鏡表面的防銹(納米氧化錫納米氧化錫), 燈灰燈灰(納米碳黑納米碳黑)20世紀世紀60年代年代1963: Uyeda-氣體冷凝法氣體冷凝法金屬超微粒子金屬超微粒

2、子20世紀世紀70年代：年代：Nano-scale Science and Technology(NST)1989: Gleiter-納米材料納米材料 (德國德國)1990:NST-納米科技誕生納米科技誕生 (美巴爾的摩美巴爾的摩)1992: TMS-Minerals Metals Materials21世紀高新科技最有前途的材料世紀高新科技最有前途的材料它的出現(xiàn)將和金屬、半導體、熒光材料的出現(xiàn)一樣，引起科技它的出現(xiàn)將和金屬、半導體、熒光材料的出現(xiàn)一樣，引起科技領域的重大變革。領域的重大變革。 (1)納米粒子：納米粒子：特征維度尺寸特征維度尺寸1-100 nm范圍內的范圍內的微小粒子，又稱作超

3、微粒子。處在原子簇和宏觀微小粒子，又稱作超微粒子。處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，是一種典型的介觀系統(tǒng)；物體交界的過渡區(qū)域，是一種典型的介觀系統(tǒng)；它的大小介于宏觀物質與微觀粒子如電子、原子、它的大小介于宏觀物質與微觀粒子如電子、原子、分子之間，屬于亞微觀的范疇。分子之間，屬于亞微觀的范疇。（2）納米晶體：）納米晶體：由納米粒子形成的晶體。它是一由納米粒子形成的晶體。它是一種具有全新種具有全新“氣體狀氣體狀”須固體結構的新型材料，須固體結構的新型材料，粒子內部存在有序粒子內部存在有序-無序結構。從傳統(tǒng)熱力學觀無序結構。從傳統(tǒng)熱力學觀點來看，是一種亞穩(wěn)態(tài)結構。點來看，是一種亞穩(wěn)態(tài)結構。二. 基

4、本概念三三.納米材料組成：納米材料組成： （1）晶體組元：）晶體組元：晶粒中的原子組成，這些原晶粒中的原子組成，這些原子都嚴格位于晶格位置上子都嚴格位于晶格位置上 （2）界面組元：）界面組元：晶粒之間的界面原子組成，晶粒之間的界面原子組成，這些原子由超微晶粒的表面原子轉化而來。這些原子由超微晶粒的表面原子轉化而來。 （3）組成：）組成：由于納米粒子的粒徑很小使得粒由于納米粒子的粒徑很小使得粒子中的原子有很大部分處于粒子表面，表現(xiàn)在子中的原子有很大部分處于粒子表面，表現(xiàn)在固體納米材料中，有相當大比列的原子處于晶固體納米材料中，有相當大比列的原子處于晶體界面上，即界面組元的比列很高，一般納米體界面

5、上，即界面組元的比列很高，一般納米晶粒內部的有序原子與納米晶粒的界面無序原晶粒內部的有序原子與納米晶粒的界面無序原子各占總原子數(shù)的子各占總原子數(shù)的50%。 晶界對納米材料的結構及物性具有重要的晶界對納米材料的結構及物性具有重要的作用，由于這些大量的處于晶界或晶粒缺作用，由于這些大量的處于晶界或晶粒缺陷中心的原子，使納米粒子產生陷中心的原子，使納米粒子產生小尺寸效小尺寸效應應、量子效應、宏觀量子隧道效應、表面量子效應、宏觀量子隧道效應、表面和截面效應和截面效應等，引起了納米材料在許多物等，引起了納米材料在許多物理、化學、力學性能上與同組成的微米粒理、化學、力學性能上與同組成的微米粒子材料有非常顯

6、著的差異，它不僅開拓了子材料有非常顯著的差異，它不僅開拓了人們認識世界的視野，也改變了某些傳統(tǒng)人們認識世界的視野，也改變了某些傳統(tǒng)觀念。觀念。四.納米材料的作用1.小尺寸效應（體積效應）小尺寸效應（體積效應） 當超細微粒的尺寸與廣播的波長、傳導電子的德當超細微粒的尺寸與廣播的波長、傳導電子的德布羅意波長或超導的相干長度或透射深度等物布羅意波長或超導的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當或更小時，其周期性的邊界條理特征尺寸相當或更小時，其周期性的邊界條件將破壞，那么這種材料在光、電、磁、熱和件將破壞，那么這種材料在光、電、磁、熱和力學等方面均會表現(xiàn)出與大顆粒不同的特性。力學等方面均會表現(xiàn)出與大顆

7、粒不同的特性。2.表面與界面效應表面與界面效應 納米材料表面原子與總原子數(shù)之比隨著納米粒子納米材料表面原子與總原子數(shù)之比隨著納米粒子尺寸的減少而大幅地增加。納米粒子的表面原尺寸的減少而大幅地增加。納米粒子的表面原子所處的晶體場環(huán)境、結合能與內部的原子不子所處的晶體場環(huán)境、結合能與內部的原子不同，存在許多懸空鍵，具有不飽和性質，因而同，存在許多懸空鍵，具有不飽和性質，因而極易與其它原子結合，具有很高的電化學活性。極易與其它原子結合，具有很高的電化學活性。3.3.宏觀量子隧道效應宏觀量子隧道效應 微觀粒子貫穿能壘的能力稱為隧道效應。微觀粒子貫穿能壘的能力稱為隧道效應。 納米材料具有特殊的光學、力學

8、、磁學、納米材料具有特殊的光學、力學、磁學、電學（超導）、化學（電化學）、催化性電學（超導）、化學（電化學）、催化性能、耐蝕性能以及耐磨、減震、巨彈性模能、耐蝕性能以及耐磨、減震、巨彈性模量效應等特殊的機械性能。引起了凝聚態(tài)量效應等特殊的機械性能。引起了凝聚態(tài)物理界、化學界、材料界科學工作者的極物理界、化學界、材料界科學工作者的極大關注，展現(xiàn)出誘人的應用前景。大關注，展現(xiàn)出誘人的應用前景。4.量子效應量子效應 當粒子的尺寸小到某一值時，金屬費米能級附近當粒子的尺寸小到某一值時，金屬費米能級附近的電子能級由連續(xù)變?yōu)殡x散，對于納米半導體材的電子能級由連續(xù)變?yōu)殡x散，對于納米半導體材料存在的不連續(xù)的最

9、高被占據(jù)分子軌道和最低未料存在的不連續(xù)的最高被占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道的能級核能隙變寬，此現(xiàn)象稱被占據(jù)的分子軌道的能級核能隙變寬，此現(xiàn)象稱為量子尺寸效應。為量子尺寸效應。 五五.合成合成 氣相合成氣相合成 化學合成化學合成 物理物理/氣溶膠方法氣溶膠方法 近十幾年來對電化學制備納米晶體的研近十幾年來對電化學制備納米晶體的研究，發(fā)現(xiàn)電化學制備納米晶體具有其他究，發(fā)現(xiàn)電化學制備納米晶體具有其他普通晶體所不具有的優(yōu)異性能，例如耐普通晶體所不具有的優(yōu)異性能，例如耐磨性、延展性、硬度、電阻、電化學性磨性、延展性、硬度、電阻、電化學性能及耐腐蝕性等。并且電化學制備納米能及耐腐蝕性等。并且電化學

10、制備納米晶體也相對比較容易，因而其在科學技晶體也相對比較容易，因而其在科學技術上的發(fā)展前景是非常廣闊的。術上的發(fā)展前景是非常廣闊的。第二節(jié)第二節(jié).電化學法制備納米材料電化學法制備納米材料 一一. 電化學制備納米材料的電化學制備納米材料的研究歷史研究歷史 二二. 電化學制備納米材料的原理及獨特性能電化學制備納米材料的原理及獨特性能 三三. 電化學法制備納米晶體的影響因素電化學法制備納米晶體的影響因素 四四.納米材料的表征納米材料的表征 五五.電化學制備納米材料的實例電化學制備納米材料的實例 六六.電化學制備納米材料的應用電化學制備納米材料的應用一一.電化學法制備納米材料的研究歷史電化學法制備納米

11、材料的研究歷史納米薄膜、納米微晶、納米金屬線、金屬納米薄膜、納米微晶、納米金屬線、金屬氧化物等氧化物等 1939：用兩個含不同成分的電解池，交用兩個含不同成分的電解池，交替在兩池間進行電沉積制備納米疊層膜替在兩池間進行電沉積制備納米疊層膜 1969：電沉積制備塊狀超精細結構（直電沉積制備塊狀超精細結構（直流電法流電法 ） 1990-1995：脈沖法電沉積制備納米晶體脈沖法電沉積制備納米晶體二二. 電化學制備納米材料的原理及獨特性能電化學制備納米材料的原理及獨特性能1.原理：原理：金屬的電沉積過程，屬于陰極還原反應過金屬的電沉積過程，屬于陰極還原反應過程程（1）定義：定義：就是在金屬電解過程中，

12、金屬離子在電就是在金屬電解過程中，金屬離子在電流的作用下在陰極還原并沉積為金屬的過程。流的作用下在陰極還原并沉積為金屬的過程。制備關鍵：制備關鍵：有效的控制晶粒的成核和生長有效的控制晶粒的成核和生長（2）分類：分類：根據(jù)沉積過程：根據(jù)沉積過程：單槽和多槽電沉積單槽和多槽電沉積根據(jù)沉積方式：根據(jù)沉積方式：直流、交流、脈沖、欠電位沉積、直流、交流、脈沖、欠電位沉積、 復合共沉積及噴射共復合共沉積及噴射共脈沖電沉積脈沖電沉積：通過控制波形、頻率、通斷比和平：通過控制波形、頻率、通斷比和平均電流密度等參數(shù)，使得電沉積過程在很寬的均電流密度等參數(shù)，使得電沉積過程在很寬的范圍內變化，從而獲得具有一定特性的

13、納米晶范圍內變化，從而獲得具有一定特性的納米晶體鍍層。體鍍層。噴射電沉積噴射電沉積：一種局部高速電沉積技術，具有較：一種局部高速電沉積技術，具有較高的熱量和物質傳輸率，改善了電解質的傳質高的熱量和物質傳輸率，改善了電解質的傳質過程，提高了電流密度，從而提高了電沉積速過程，提高了電流密度，從而提高了電沉積速率率復合電沉積復合電沉積：利用電化學原理，使不溶性固體顆利用電化學原理，使不溶性固體顆粒與欲沉積金屬的粒子在陰極表面實現(xiàn)共沉積，粒與欲沉積金屬的粒子在陰極表面實現(xiàn)共沉積，以獲得具有某些特殊性能的復合沉積層的工藝以獲得具有某些特殊性能的復合沉積層的工藝過程。過程。欠電位沉積欠電位沉積：金屬在比其

14、熱力學電位更正處發(fā)生：金屬在比其熱力學電位更正處發(fā)生沉積的現(xiàn)象，沉積的金屬相當與一個雙功能催沉積的現(xiàn)象，沉積的金屬相當與一個雙功能催化劑，提供某些活性點參與反應；為電極化劑，提供某些活性點參與反應；為電極上發(fā)上發(fā)生的氧化反應提供一個電荷轉移媒介。生的氧化反應提供一個電荷轉移媒介。2. 電化學制備納米材料的電化學制備納米材料的獨特性能獨特性能1）可獲得晶粒尺寸在）可獲得晶粒尺寸在1-100 nm的材料的材料2）很高的密度和極少的空隙）很高的密度和極少的空隙3）受形狀和尺寸限制少，比量大，產率高成本）受形狀和尺寸限制少，比量大，產率高成本低。低。4）工藝簡單靈活易于控制。）工藝簡單靈活易于控制。以

15、納米鎳為例：以納米鎳為例： 硬度大、磁飽和強度高、電阻小、擴散系數(shù)大、硬度大、磁飽和強度高、電阻小、擴散系數(shù)大、抗局部腐蝕性能好抗局部腐蝕性能好 而脈沖電沉積：而脈沖電沉積： 產品性能好、沉積速度大、附著力強、鍍層均產品性能好、沉積速度大、附著力強、鍍層均勻、含雜質量低、成分穩(wěn)定、工藝簡單。勻、含雜質量低、成分穩(wěn)定、工藝簡單。三三. 電化學法制備納米晶體的影響因素電化學法制備納米晶體的影響因素1.電流密度的影響電流密度的影響 一定的范圍內，適當增加電流密度有利于納米晶一定的范圍內，適當增加電流密度有利于納米晶的形成。的形成。2.有機添加劑的影響有機添加劑的影響 極化增大，成核速率增大，晶粒生長

16、速度變小，極化增大，成核速率增大，晶粒生長速度變小，使鍍層光滑，結晶細致。有機添加劑大都屬于使鍍層光滑，結晶細致。有機添加劑大都屬于表面活性物質，能在電極表面吸附，起著多種表面活性物質，能在電極表面吸附，起著多種作用。作用。3.復合微粒的影響復合微粒的影響納米微粒在沉積過程中隨著金屬晶粒的成核速納米微粒在沉積過程中隨著金屬晶粒的成核速率增加晶粒的生長速度減慢，足夠量的納米微率增加晶粒的生長速度減慢，足夠量的納米微粒加入，可以在電流密度很小的情況下使得沉粒加入，可以在電流密度很小的情況下使得沉積金屬為納米晶體。積金屬為納米晶體。4.pH值的影響值的影響 pH值低，析氫反應加劇，氫氣在還原過程中提

17、供值低，析氫反應加劇，氫氣在還原過程中提供了更多的成核中心，因而電沉積得到的納米結晶了更多的成核中心，因而電沉積得到的納米結晶細致。細致。.非金屬元素的影響非金屬元素的影響沉積結構發(fā)生從晶態(tài)到納米晶態(tài)再到非晶態(tài)的轉變沉積結構發(fā)生從晶態(tài)到納米晶態(tài)再到非晶態(tài)的轉變NiS：S：4-15%納米晶，晶粒尺寸隨納米晶，晶粒尺寸隨S 含量增加而含量增加而減小直至形成非晶區(qū)，減小直至形成非晶區(qū)， S：15.5-24.9%非晶區(qū)，非晶區(qū)， S：30-43%混晶，混晶，6.溫度的影響溫度的影響T升高，沉積速度及沉積物晶粒的生長速度都有不升高，沉積速度及沉積物晶粒的生長速度都有不同程度的增加，但不能一概而論。同程度

18、的增加，但不能一概而論。 一一. X-射線光電子能譜射線光電子能譜 XPS 能量為能量為hv的的 X-射線光子打到樣品上，光子就射線光子打到樣品上，光子就被吸收，每次吸收都能引起一個瞬間的電子被吸收，每次吸收都能引起一個瞬間的電子發(fā)射。原子的軌道電子，只要其結合能小于發(fā)射。原子的軌道電子，只要其結合能小于射線的能量就會被激發(fā)，但概率不同，所以射線的能量就會被激發(fā)，但概率不同，所以在譜線上形成的峰強弱不同。測得的信號強在譜線上形成的峰強弱不同。測得的信號強度是該物質量的函數(shù)。此外化學結構的變化度是該物質量的函數(shù)。此外化學結構的變化和化合物氧化狀態(tài)的變化可引起峰位置有規(guī)和化合物氧化狀態(tài)的變化可引起

19、峰位置有規(guī)律的變化，從而提供元素成鍵及氧化態(tài)等方律的變化，從而提供元素成鍵及氧化態(tài)等方面的結構信息。面的結構信息。第三節(jié) 納米材料的表征0300600900020406080OKLLAgM5VVO1sAg 3pAg 3d5/2C1sRelative Intensity / KcpsBinding Energy / eVXPS of Ag deposition on GCE 二二. X-射線衍射法射線衍射法XRD 是一種研究晶體結構的分析方法。是一種研究晶體結構的分析方法。X-射線是原子射線是原子內層電子在高速運動電子的沖擊下產生躍遷而發(fā)內層電子在高速運動電子的沖擊下產生躍遷而發(fā)射的電磁輻射波，

20、波長介于紫外線和射的電磁輻射波，波長介于紫外線和r-射線之間，射線之間，一般是指波長一般是指波長0.01 -500 電磁波。電磁波。 X-射線照射物射線照射物質時，將發(fā)生透過、散射、衍射或吸收后發(fā)射出質時，將發(fā)生透過、散射、衍射或吸收后發(fā)射出次級次級X射線，或激發(fā)原子核外電子生成光電子，射線，或激發(fā)原子核外電子生成光電子，由此構成了由此構成了X射線分析方法。射線分析方法。 可用于鑒定未知物，當試樣是晶態(tài)物質時，可與可用于鑒定未知物，當試樣是晶態(tài)物質時，可與已知物質的已知物質的X射線衍射圖進行比較，或測定幾個射線衍射圖進行比較，或測定幾個晶面間距并與已知物質的相應數(shù)據(jù)比較，看它們晶面間距并與已知

21、物質的相應數(shù)據(jù)比較，看它們是否相同，對試樣進行判斷。若晶體較完善，可是否相同，對試樣進行判斷。若晶體較完善，可以對兩種以上的化合物的混合物同時進行鑒定。以對兩種以上的化合物的混合物同時進行鑒定。20406080060012001800Ag(311)Ag(200)Ag(220)Ag(111)MWNT(002)intensitry (conunts)2 / deg XRD of Ag deposition GCE Scherrer 方程d= k/cos20-30 nmd:粒子的粒徑K: 粒子形狀系數(shù)（球形時為1）：X射線的波長nm： X射線衍射峰的半峰寬：X射線衍射峰對應的衍射角 三三. 顯微形貌

22、表征顯微形貌表征-從原子水平研究納米材料從原子水平研究納米材料 1.掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡SEM 依據(jù)電子與物質的相互作用。當一束高能的入射依據(jù)電子與物質的相互作用。當一束高能的入射電子轟擊物質表面時，被激發(fā)的區(qū)域將產生二次電子轟擊物質表面時，被激發(fā)的區(qū)域將產生二次電子、俄歇電子，特征電子、俄歇電子，特征X射線和連續(xù)譜射線和連續(xù)譜X射線、散射線、散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區(qū)域產生電磁輻射。同時，也可產生電子區(qū)域產生電磁輻射。同時，也可產生電子-空穴對、空穴對、晶格振動、電子振蕩。原則上講，利用電子和物晶格振動、電子振蕩。原則上講

23、，利用電子和物質的相互作用，可以獲取被測樣品本身的各種物質的相互作用，可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學性質的信息，如形貌、組成、晶體結構、理、化學性質的信息，如形貌、組成、晶體結構、電子結構和內部電場或磁場。電子結構和內部電場或磁場。CABFE-SEM of Ag/MWCNT/Ch (A), Ag/Qu/MWCNT/Ch made by directly electrodeposing in 1.010-3 M AgNO3/0.1 M LiNO3 (B), and by immersing in 1.010-3 M AgNO3/0.1 M LiNO3 for 30 minute, then

24、, reducing in blank 0.1 M LiNO3 (C). 2.原子力顯微鏡原子力顯微鏡AFM 掃描隧道電子顯微鏡的原理是利用電子在原子掃描隧道電子顯微鏡的原理是利用電子在原子間的量子隧穿效應，將物質表面原子的排列狀間的量子隧穿效應，將物質表面原子的排列狀態(tài)轉換為圖像信息的。在量子隧穿效應中，原態(tài)轉換為圖像信息的。在量子隧穿效應中，原子間距離與隧穿電流關系相應。通過移動著的子間距離與隧穿電流關系相應。通過移動著的探針與物質表面的相互作用，表面與針尖的隧探針與物質表面的相互作用，表面與針尖的隧穿電流反饋出表面某個原子間的躍遷，由此可穿電流反饋出表面某個原子間的躍遷，由此可以確定出物

25、質表面的單一原子及它們的排列狀以確定出物質表面的單一原子及它們的排列狀態(tài)。原子力顯微鏡是在掃描隧道顯微鏡制造基態(tài)。原子力顯微鏡是在掃描隧道顯微鏡制造基礎上發(fā)展起來的。它利用移動探針與原子間產礎上發(fā)展起來的。它利用移動探針與原子間產生的相互作用力，將其在三維空間的分布狀態(tài)生的相互作用力，將其在三維空間的分布狀態(tài)轉換成圖像信息，從而得到物質表面原子及其轉換成圖像信息，從而得到物質表面原子及其排列狀態(tài)。排列狀態(tài)。Fig. 3. AFM images of DNA/GCE (A); NG/DNA/GCE (B ).3.透射電鏡透射電鏡TEM快速運動的電子束具有波動的性質，是一快速運動的電子束具有波動的

26、性質，是一種電磁波。在電壓的作用下，電壓越高，種電磁波。在電壓的作用下，電壓越高，電子的運動速度就越大，電子的波長就越電子的運動速度就越大，電子的波長就越短。作為成像的媒介，電磁波的波長越短，短。作為成像的媒介，電磁波的波長越短，成像的分辨率就越高。因此，用電子束經成像的分辨率就越高。因此，用電子束經電子透射鏡系統(tǒng)并穿過樣品，就可以獲得電子透射鏡系統(tǒng)并穿過樣品，就可以獲得分辨率極高的圖像。分辨率極高的圖像。Ag deposition on WNTS 4.電化學法：Ag deposition on GCEScherrer 方程d= k/cos=20-30 nmd:粒子的粒徑K: 粒子形狀系數(shù)（球

27、形時為1）：X射線的波長nm： X射線衍射峰的半峰寬：X射線衍射峰對應的衍射角一一. .制備應用實例制備應用實例1.直流電沉積納米晶體第四節(jié) 應用實例 2.交流電沉積納米晶體交流電沉積納米晶體 裝置裝置：類似與直流電沉積，操作簡單、反：類似與直流電沉積，操作簡單、反應前驅物價格低廉、反應產率高、產物型應前驅物價格低廉、反應產率高、產物型貌容易控制。貌容易控制。 交流電沉積法在液相中制備交流電沉積法在液相中制備ZnO, Fe3O4, Mg(OH)2等多種金屬氧化物、氫氧化物等多種金屬氧化物、氫氧化物 原理：原理：在電弧放電的過程中，電極因強在電弧放電的過程中，電極因強烈放電而熔化，同時在電解液中

28、產生沉烈放電而熔化，同時在電解液中產生沉淀物。淀物。 體系：體系：50 HZ 交流電，交流電，NaCl為電解液，為電解液， NH3.H2O調節(jié)調節(jié)pH值。兩個金屬絲為電極，值。兩個金屬絲為電極，電極間距電極間距3cm，電壓，電壓50-200V。 操作：操作：一個電極末端固定在電解液中，一個電極末端固定在電解液中，另一個電極的末端與電解液瞬間接觸，另一個電極的末端與電解液瞬間接觸，每個運動周期大約每個運動周期大約5s。后處理：蒸餾水和乙醇洗滌，50 0C烘干5h表征：XRD 3.模版法合成制備金納米線 模版：陽極氧化多孔鋁，用鋁箔經退火、清洗、電化學拋光，在硫酸中陽極氧化1 h, 得到含10-3

29、0nm孔洞的模版4. 脈沖電沉積納米晶體脈沖電沉積納米晶體 恒電流和恒電位控制恒電流和恒電位控制/單脈沖、雙脈沖和單脈沖、雙脈沖和換向脈沖。換向脈沖。 原理：原理：通過控制波形、頻率、通斷比和通過控制波形、頻率、通斷比和平均電流密度等參數(shù)，使得電沉積過程平均電流密度等參數(shù)，使得電沉積過程在很寬的范圍內變化，從而獲得具有一在很寬的范圍內變化，從而獲得具有一定特性的納米晶體鍍層。在高幅值、窄定特性的納米晶體鍍層。在高幅值、窄脈沖電流作用下，可以促進晶體成核并脈沖電流作用下，可以促進晶體成核并控制其生長，使晶粒成核速度增大，生控制其生長，使晶粒成核速度增大，生長率相對減小，而晶粒大小分布均勻。長率相

30、對減小，而晶粒大小分布均勻。XPSXRDd= k/cos5. 噴射電沉積：一種局部高速電沉積技術，噴射電沉積：一種局部高速電沉積技術，具有較高的熱量和物質傳輸率，改善了電解具有較高的熱量和物質傳輸率，改善了電解質的傳質過程，提高了電流密度，從而提高質的傳質過程，提高了電流密度，從而提高了電沉積速率了電沉積速率高速噴射電沉積塊體納米晶高速噴射電沉積塊體納米晶Co-Ni合金合金體系：體系：CoSO4.7 H 2O 60 g/L；NiCl2.6H2O 200 g/L; H3BO3 30 g/L, H2SO4 , pH=3.5, T=40 oC, 電解噴射速電解噴射速度：度： 356 m/min, d

31、=5mm, 電流密度：電流密度：I (A/dm2) =150 (jet-1), 200 (jet-2), 250 (jet-2), 300 (jet-2).1.陰極線，2.陽極管，3.溫度計，4.電鍍室，5.出口，6.陰極，7.噴嘴，8.離心泵，9.抽濾泵，10.環(huán)線，11.流量計，12.控制閥，13.恒溫水浴，14.蒸餾水，15.電解液 6. 復合電沉積復合電沉積 利用電化學原理，使不溶性固體顆粒與欲沉利用電化學原理，使不溶性固體顆粒與欲沉積金屬的粒子在陰極表面實現(xiàn)共沉積，以獲積金屬的粒子在陰極表面實現(xiàn)共沉積，以獲得具有某些特殊性能的復合沉積層的工藝過得具有某些特殊性能的復合沉積層的工藝過程

32、。程。 納米復合沉積層由于其中包含有性能優(yōu)異的納米復合沉積層由于其中包含有性能優(yōu)異的納米顆粒，從而可以顯著提高其耐磨、減摩、納米顆粒，從而可以顯著提高其耐磨、減摩、耐高溫和耐腐蝕性能，因此在機械、化工、耐高溫和耐腐蝕性能，因此在機械、化工、航空航天、汽車、紡織以及電子工業(yè)領域有航空航天、汽車、紡織以及電子工業(yè)領域有著廣泛的應用前景。著廣泛的應用前景。 作為增強項的納米顆粒，在復合沉積層中復作為增強項的納米顆粒，在復合沉積層中復合兩越高，分散性能越好，符合沉積層的顯合兩越高，分散性能越好，符合沉積層的顯微硬度就越高，耐磨性就越好。微硬度就越高，耐磨性就越好。7.欠電位沉積：Cooperative

33、 effect of Pt nanoparticles and Fe(III) in the electrocatalytic oxidation of nitriteFe3+/Fe2+(I) ：Epa0.50 V / Epc 0.43 V. PtCl2- 6 /PtCl2-4 (II) , Epa+Epc/2 = - 0.27 PtCl2- 4 /Pt0(III) = -0.42 V8. 8.分子水平的電沉積金屬納米催化劑分子水平的電沉積金屬納米催化劑Carbon 43 (2005) 12591264Highly dispersed Ag nanoparticles on functiona

34、l MWNT surfaces for methanol oxidation in alkaline solution 二.電化學制備納米材料的應用 1.電化學傳感器 2. 2.酶催化劑：酶催化劑： Immobilization of hemoglobin (血色素血色素Hb) on zirconium dioxide nanoparticles (ZrO2) for preparation of a novel hydrogen peroxide biosensor Spectroscopy analysis of the Hb/ZrO2/DMSO film showed that the

35、immobilized Hb could retain its natural structure. Biosensors and Bioelectronics 19 (2004) 963969This modified electrode showed a high thermal stability up to 74 C and an electrocatalytic activity to the reduction of hydrogen peroxide (H2O2) without the aid of an electron mediator. 3.納米線：納米線： 石墨電極上電沉積鈀鎳合金的石墨電極上電沉積鈀鎳合金的循環(huán)伏安合金研究循環(huán)伏安合金研究研究摘要：鈀鎳離子混合液中鈀的吸儲對鎳、研究摘要：鈀鎳離子混合液中鈀