全固態(tài)環(huán)境下制備金屬納米結(jié)構(gòu)材料的方法及裝置的制作方法

全固態(tài)環(huán)境下制備金屬納米結(jié)構(gòu)材料的方法及裝置的制作方法

全固態(tài)環(huán)境下制備金屬納米結(jié)構(gòu)材料的方法及裝置的制作方法專利名稱:全固態(tài)環(huán)境下制備金屬納米結(jié)構(gòu)材料的方法及裝置的制作方法技術(shù)領(lǐng)域:本創(chuàng)造屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域,特殊涉及一種制備具有簡單表面形貌的金屬納米結(jié)構(gòu)材料的方法及裝置。

背景技術(shù):關(guān)于金屬納米材料的制備已有多篇文獻(xiàn)報道[,,,.,,1620006396-6399;,,,.,1064210777-10781;,,,.,,2942023348-351;,.,1720233127-3132;,,,.,,752023485-488;,,.,-,182023532-535;,,.,.,9120239341-9345;,,,.,7720003770-3772;,,.,,111999545-549],上述文獻(xiàn)中所公開的這些材料包括規(guī)章的納米顆粒排列、納米線、納米棒、納米管,以及不規(guī)章的納米盤、納米樹等,歸納起來其金屬納米材料多是采納模板法以及利用含金屬離子的溶液沉積法制備出來的。

創(chuàng)造內(nèi)容本創(chuàng)造的目的是供應(yīng)一種全固態(tài)環(huán)境下制備金屬納米結(jié)構(gòu)材料的方法及裝置,即在全固態(tài)環(huán)境且無任何模板的條件下,在常溫、常壓和大氣中,通過轉(zhuǎn)變金屬離子導(dǎo)電薄膜的外加電場制備出具有簡單表面形貌的金屬納米材料。

本創(chuàng)造的技術(shù)方案如下一種全固態(tài)環(huán)境下制備金屬納米結(jié)構(gòu)材料的裝置,其特征在于該裝置包括直流電源,基片及沉積在其基片上的金屬離子導(dǎo)電膜,金屬陽極和金屬陰極,所述的金屬陽極為沉積在基片一端的且與所要制備的金屬納米材料相同的金屬膜,所述的金屬陰極為沉積在基片另一端與金屬陽極相同或不同的金屬膜。

一種全固態(tài)環(huán)境下制備金屬納米材料的方法,其特征在于該方法包括如下步驟1將所要制備的金屬納米材料的離子導(dǎo)電膜沉積在基片上,然后在基片的一端沉積與所要制備的金屬納米材料相同的金屬膜作為陽極,而在基片的另一端沉積與金屬陽極相同或不同的金屬膜作為陰極;或者首先在基片上沉積金屬陽極和陰極,然后再在其上沉積所要制備的金屬納米材料的離子導(dǎo)電膜;2在兩極間施加外加直流電場,電場強(qiáng)度為3000~11000伏特米。

本創(chuàng)造所述的的基片采納單晶***化鈉。

本創(chuàng)造的機(jī)理在于在外加電場作用下,陽極金屬膜中的金屬原子會失去電子變成陽離子,并且它會通過離子導(dǎo)電膜向陰極移動,在陰極上金屬陽離子會得到電子還原成金屬原子并在陰極表面形成晶核,進(jìn)而隨后而至的其它金屬陽離子會在核上不斷積累且慢慢長大,并形成由陽極金屬原子構(gòu)成的具有不同表面形貌的納米結(jié)構(gòu)。

試驗表明金屬納米結(jié)構(gòu)的形貌是由兩極之間的電場打算的。

本創(chuàng)造提出了一種與現(xiàn)有技術(shù)完全不同的制備金屬納米材料的新方法,即采納全固態(tài)環(huán)境下,及常溫、常壓和大氣氣氛中,且無任何模板的狀況下,利用金屬離子導(dǎo)電膜在外電場掌握下制備出了具有各種不同外形的金屬納米材料,具有方法簡潔,易于操作的優(yōu)點。

圖1、1是本創(chuàng)造的試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是利用本創(chuàng)造制備的葉片狀金屬銀納米結(jié)構(gòu)材料的掃描電子顯微鏡圖像,場強(qiáng)為3300伏特米。

圖3是利用本創(chuàng)造制備的網(wǎng)狀金屬銀納米結(jié)構(gòu)材料的掃描電子顯微鏡圖像,場強(qiáng)為7500伏特米。

圖4是利用本創(chuàng)造制備的樹枝狀金屬銀納米結(jié)構(gòu)材料的掃描電子顯微鏡圖像,場強(qiáng)為9000伏特米。

圖5是利用本創(chuàng)造制備的織布狀金屬銀納米結(jié)構(gòu)材料的掃描電子顯微鏡圖像,場強(qiáng)為11000伏特米。

圖6是利用本創(chuàng)造制備的密網(wǎng)狀金屬銅納米結(jié)構(gòu)材料的掃描電子顯微鏡圖像,場強(qiáng)為10000伏特米。

詳細(xì)實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例進(jìn)一步說明本創(chuàng)造詳細(xì)實施,以進(jìn)一步理解本創(chuàng)造。

如圖1、1所示,本創(chuàng)造所述的裝置可采納兩種結(jié)構(gòu)方式,該裝置包括基片1,金屬陽極2,金屬離子導(dǎo)電膜3,金屬陰極4,直流電源5。

制備金屬納米材料的前提是制備出該金屬離子的導(dǎo)電膜,也就是將能夠傳導(dǎo)該金屬離子的導(dǎo)電膜沉積在基片上,再在其一端沉積與所要制備的金屬納米結(jié)構(gòu)材料相同的金屬膜作為陽極,而在另一端沉積與陽極金屬相同或不同的金屬膜作為陰極,并使兩極分別與直流電源的相應(yīng)的正極和負(fù)極連接如圖1所示。

當(dāng)然,也可以采納圖1的方案,即首先在基片上沉積金屬陽極和陰極,然后再在其上沉積所需的金屬離子導(dǎo)電膜。

這樣,在外加電場作用下,陽極金屬膜中的金屬原子會失去電子變成陽離子,并且它會通過離子導(dǎo)電膜向陰極移動,在陰極金屬陽離子會得到電子還原成金屬原子并在陰極表面形成晶核,進(jìn)而隨后而至的其它金屬陽離子會在核上不斷積累且慢慢長大,并形成由陽極金屬原子構(gòu)成的具有不同表面形貌的納米結(jié)構(gòu)材料。

試驗表明金屬納米結(jié)構(gòu)材料的形貌是由兩極之間的電場打算的。

在制備金屬銀納米結(jié)構(gòu)材料時,我們選擇單晶***化鈉作基片,陽極為純銀膜或銀膠膜,陰極為銀膜、銅膜或鋁膜,銀離子導(dǎo)電膜為1-45=0~1,外加電場強(qiáng)度為3000~11000伏特米。

在制備金屬銅納米結(jié)構(gòu)材料時,我們選擇單晶***化鈉作基片,陽極為純銅膜,陰極為銀膜、銅膜或鋁膜,銅離子導(dǎo)電膜為432,外加電場強(qiáng)度為2000~10000伏特米。

當(dāng)然,對于其它金屬納米結(jié)構(gòu)材料的制備,如鋰、鋅等金屬也存在其離子導(dǎo)電材料,所以本創(chuàng)造的制備裝置和方法是普遍適用于各種金屬納米材料的制備的,其關(guān)鍵所在是利用該金屬離子導(dǎo)電材料制成薄膜。

關(guān)于所需金屬離子的導(dǎo)電膜及其制備方法,在以下的文獻(xiàn)中已具體公開“,,,1,51-55”;“,,2,438-440”;“,,,1998,40,934-937”;“,,..1-,.,2023,19,1326-1328”。

另外,,名稱為“一種固體電介質(zhì)晶體材料及其晶體薄膜的制備方法”同樣對金屬導(dǎo)電薄膜的制備方法進(jìn)行了說明。

實施例1選擇陽極為金屬銀膜,陰極為金屬鋁膜,,外加電場為3300伏特米,得到金屬銀納米結(jié)構(gòu)材料為葉片狀圖2。

實施例2選擇陽極為金屬銀膜,陰極為金屬銀膜,離子導(dǎo)電膜為45,外加電場強(qiáng)度為7500伏特米,得到金屬銀納米結(jié)構(gòu)材料為網(wǎng)狀圖3。

實施例3選擇陽極為銀膠膜,陰極為金屬銅膜,離子導(dǎo)電膜為45,外加電場強(qiáng)度為9000伏特米,得到金屬銀納米結(jié)構(gòu)材料為樹枝狀圖4。

實施例4選擇陽極為金屬銀膜,陰極為金屬銀膜,,外加電場強(qiáng)度為11000伏特米,得到金屬銀納米結(jié)構(gòu)材料為織布狀圖5。

實施例5選擇陽極為金屬銅膜,陰極為金屬銀膜,離子導(dǎo)電膜為432,外加電場強(qiáng)度為10000伏特米,得到金屬銅納米結(jié)構(gòu)材料為密網(wǎng)狀圖6。

為得到各種不同的金屬納米結(jié)構(gòu)材料,其外加電場強(qiáng)度最佳值要大于3000伏特米而小于離子導(dǎo)電膜的擊穿電場強(qiáng)度。

,其特征在于該裝置包括直流電源,基片及沉積在其基片上的金屬離子導(dǎo)電膜,金屬陽極和金屬陰極,所述的金屬陽極為沉積在基片一端的且與所要制備的金屬納米材料相同的金屬膜,所述的金屬陰極為沉積在基片另一端與金屬陽極相同或不同的金屬膜。

,其特征在于該方法包括如下步驟1將所要制備的金屬納米結(jié)構(gòu)材料的離子導(dǎo)電膜沉積在基片上,然后在基片的一端沉積與所要制備