CN101498050B - 一种镍锌合金纳米线阵列材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镍锌合金纳米线阵列材料的制备方法，其具体制备过程为：1、氧化铝模板的制备，2、氧化铝模板的降压修饰，3、镍锌合金纳米线的直流电沉积制备。本发明在氧化铝模板制备完成以后要进行降压修饰，修饰后可直接进行镍锌合金纳米线的直流电沉积制备，简化了制备过程。本发明能够通过控制电沉积电压实现镍锌纳米线结构的控制，提供了一种镍锌合金纳米线结构可控的制备方法。

Description

一种镍锌合金纳米线阵列材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种一维纳米线阵列材料的制备方法，更特别地说，是指一种镍锌合金纳米线阵列材料制备方法。

背景技术

纳米材料由于晶粒尺寸小、比面积大、量子效应明显和表面微观结构在纳米尺度上的可调性，使其具有区别于传统材料的优异的物理化学性能。在磁性材料、催化材料、电极材料等领域有广阔的应用前景。

一维纳米材料的研究，既是研究其他低维材料的基础，又与纳米电子器件及微型传感器密切相关，是近年来国内外研究的前沿。其制备方法主要有溶液法、气相法、模板法等。模板法制备一维纳米材料具有简单易行和普遍适用等优点，是制备一维纳米材料最为直接的方法。氧化铝模板具有孔洞排列有序、孔密度高、孔径分布广、参数易于控制等优点，在模板法制备一维纳米材料中得到了广泛的应用。

由于直流电沉积模板法可以通过控制金属沉积量的多少来控制所制备一维纳米材料的长度，同时可以通过控制电沉积参数改变纳米材料的结构，所以直流电沉积模板法在一维纳米材料的制备以及性能研究中具有重要的地位。

目前直流电沉积模板法制备一维纳米线阵列的方法主要包括三个过程：1.多孔氧化铝模板的制备；2.除去未氧化的铝基体和阻挡层，在一侧喷覆导电性金属层；3.以步骤2制备的氧化铝模板作为阴极，直流电沉积实现纳米线阵列的制备。此方法制备过程中用到的通孔的氧化铝模板厚度非常薄，只有几十微米，非常脆弱，操作稍微不当，会导致薄膜破裂。且为了使氧化膜导电，必须沉积一层导电材料作为电极，使制备过程操作繁琐、成本增加。

铁磁性金属与非铁磁性金属的复合可以赋予材料新的磁性性能，磁性材料的结构也会极大的影响材料的性能。镍是铁磁性材料，锌是非铁磁性材料，镍锌合金可望具有优异的磁性性能。《材料工程》2008(10)：158-160报道，在氧化铝模板的孔洞中实现了镍锌合金纳米线阵列的制备。但是需要将氧化铝模板做成通孔并在一侧喷覆铜金属层后实现电沉积，且没有镍锌合金纳米线结构与电沉积电压关系的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍锌合金纳米线阵列的制备方法，其特点是在对氧化铝模板进行降压修饰，修饰后在硫酸镍和硫酸锌为主盐的镀液中可直接实现镍锌合金纳米线的制备，能够通过控制电沉积电压实现镍锌纳米线结构的控制。简化了制备过程，提供了控制镍锌合金纳米线结构的方法。

本发明的技术方案如下：

1、氧化铝模板的制备

采用二次阳极氧化法实现氧化铝模板的制备，其制备过程同普通氧化铝模板法相同。

2、氧化铝模板的降压修饰

氧化铝模板在二次阳极氧化完成以后，调整阳极氧化温度为30℃，保持其它阳极氧化条件不变，以2～3V·s^-1的速度阶梯减小阳极氧化电压，直至电压降至小于2.5V时，停止降压，冲洗。

3、镍锌合金纳米线的直流电沉积制备

以步骤2获得的修饰后氧化铝模板为阴极，铅板为阳极，在电镀液中以35～45℃温度范围实现镍锌合金纳米线阵列的电沉积制备。

其中电镀液的组成为：硫酸锌70-150g/l，硫酸镍140-210g/l，硼酸40-55g/l，柠檬酸15-25g/l，PH：1～3，电沉积电压：3-6V。

镍锌合金纳米线的直径可以通过控制氧化铝模板的孔径进行控制，纳米线的长度可以通过控制电沉积时间进行控制，结构可以通过电沉积电压进行控制，当电沉积电压大于等于5V小于等于6V时，生成的镍锌合金纳米线沿镍[111]择优取向，当电沉积电压大于等于4V小于5V时，生成的镍锌合金纳米线沿锌[101]择优取向。

本发明的优点在于：实现了镍锌合金纳米线阵列的制备。对氧化铝模板进行降压修饰，修饰后在硫酸镍和硫酸锌为主盐的镀液中可直接实现镍锌合金纳米线的制备，简化了制备过程。合金纳米线的成分可以通过电镀液中硫酸锌和硫酸镍的比例进行控制。能够通过控制电沉积电压实现镍锌纳米线结构的控制，提供了控制镍锌合金纳米线结构的方法。

附图说明

图1是实施例1制备的镍锌合金纳米线的透射电镜照片；

图2是实施例1制备的镍锌合金纳米线阵列的XRD谱图；

图3是实施例2制备的镍锌合金纳米线的扫描电镜照片；

图4是实施例2制备的镍锌合金纳米线阵列的XRD谱图；

图5是实施例3制备的镍锌合金纳米线阵列的XRD谱图；

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例1

1、氧化铝模板的制备

以纯铝箔阳极，相同纯铝箔为阴极，置于0.3mol/l的草酸中，水浴加热，温度控制在25℃，电压40V，阳极氧化3h。将氧化后铝箔用去离子水冲洗干净后，浸入质量比为6％的磷酸和1.8％的铬酸混合溶液，水浴加热，温度控制在60℃，以去除不规则的氧化铝膜层。而后进行第二次阳极氧化，条件与第一次氧化条件完全相同。

2、氧化铝模板的降压修饰

步骤1完成后，调整阳极氧化温度为30℃，保持其它阳极氧化条件不变，以2V·s^-1的速度阶梯减小阳极氧化电压，直至电压降至2V时，停止降压，冲洗。

3、镍锌合金纳米线的直流电沉积制备

以步骤2获得的修饰后氧化铝模板为阴极，铅板为阳极，在电镀液中以40℃温度范围实现镍锌合金纳米线阵列的电沉积制备。

其中电镀液的组成为：硫酸锌90g/l，硫酸镍180g/l，硼酸50g/l，柠檬酸20g/l，PH：2，电沉积电压：4V。

获得镍锌固溶体合金纳米线阵列，其透射电镜照片如图1所示；纳米线阵列具有沿锌[101]的取向，其XRD照片如图2所示。

实施例2

1、氧化铝模板的制备

与实施例1步骤1相同。

2、氧化铝模板的降压修饰

步骤1完成后，调整阳极氧化温度为30℃，保持其它阳极氧化条件不变，以2V·s^-1的速度阶梯减小阳极氧化电压，直至电压降至2.5V时，停止降压，冲洗。

3、镍锌合金纳米线的直流电沉积制备

以步骤2获得的修饰后氧化铝模板为阴极，铅板为阳极，在电镀液中以40℃温度范围实现镍锌合金纳米线阵列的电沉积制备。

其中电镀液的组成为：硫酸锌70g/l，硫酸镍210g/l，硼酸50g/l，柠檬酸20g/l，PH：2.5，电沉积电压：5V。

获得镍锌固溶体合金纳米线阵列，其扫描电镜照片如图3所示；纳米线阵列具有沿镍[111]的取向，其XRD照片如图4所示。

实施例3

1、氧化铝模板的制备

与实施例1步骤1相同。

2、氧化铝模板的降压修饰

步骤1完成后，调整阳极氧化温度为30℃，保持其它阳极氧化条件不变，以3V·s^-1的速度阶梯减小阳极氧化电压，直至电压降至2.5V时，停止降压，冲洗。

3、镍锌合金纳米线的直流电沉积制备

以步骤2获得的修饰后氧化铝模板为阴极，铅板为阳极，在电镀液中以40℃温度范围实现镍锌合金纳米线阵列的电沉积制备。

其中电镀液的组成为：硫酸锌90g/l，硫酸镍180g/l，硼酸50g/l，柠檬酸20g/l，PH：2.5，电沉积电压：6V。

获得镍锌固溶体合金纳米线阵列，纳米线阵列具有沿镍[111]的取向，其XRD照片如图5所示。

Claims (3)

1.一种镍锌合金纳米线阵列的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)氧化铝模板的二次阳极氧化法制备

以纯铝箔为阳极，相同纯铝箔为阴极，置于0.3mol/l的草酸中，水浴加热，温度控制在25℃，电压40V，阳极氧化3h，将氧化后铝箔用去离子水冲洗干净后，浸入质量比为6％的磷酸和质量比为1.8％的铬酸混合溶液，水浴加热，温度控制在60℃，以去除不规则的氧化铝膜层，而后进行第二次阳极氧化；

2)氧化铝模板的降压修饰

氧化铝模板制备完成以后，调整阳极氧化温度为30℃，保持其它阳极氧化条件不变，以2～3V·s^-1的速度阶梯减小阳极氧化电压，直至电压降至小于2.5V时，停止降压，冲洗；

3)镍锌合金纳米线的直流电沉积制备

以步骤2)获得的修饰后氧化铝模板为阴极，铅板为阳极，在电镀液中以35～45℃温度范围实现镍锌合金纳米线阵列的电沉积制备；

其中电镀液的组成为：硫酸锌70-150g/l，硫酸镍140-210g/l，硼酸40-55g/l，柠檬酸15-25g/l，PH：1～3，电沉积电压：4-6V。

2.如权利要求1所述的镍锌合金纳米线阵列的制备方法，其特征在于：电沉积电压大于等于5V小于等于6V时，生成的镍锌合金纳米线沿镍[111]择优取向。

3.如权利要求1所述的镍锌合金纳米线阵列的制备方法，其特征在于：电沉积电压大于等于4V小于5V时，生成的镍锌合金纳米线沿锌[101]择优取向。

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