CN103628106B - 一种制备铟/碲多孔纳米线阵列的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备铟/碲多孔纳米线阵列的方法，属于多孔材料、纳米材料制备技术领域。其特征是该方法采用二次阳极氧化法，自制多孔阳极氧化铝模板（PAA）；配制由高纯的In的盐或化合物、Te的盐或化合物、pH调节剂、添加剂和去离子水组成的电沉积溶液；采用脉冲电化学沉积技术，在一定的沉积参数和条件下，将喷金的PAA模板作为阳极，石墨作为阴极，使用含有In和Te元素的电沉积溶液，在氧化铝模板孔道中进行In和Te元素的电化学沉积，最终得到的一维有序In/Te多孔纳米线阵列。本发明的效果和益处是制备简单，成本低廉，组分和结构易调控，在能源、催化、吸附、热电、光学和电学等方面存在巨大的潜在应用前景，特别是在传感器应用上具有重要的价值。
Description
技术领域
本发明属于多孔材料、纳米材料制备技术领域，涉及一种制备铟/碲(In/Te)多孔纳米线阵列的方法。
背景技术
开发纳米材料在组成形状和尺寸上可控的新型合成方法是纳米技术研究的一个重要领域。纳米尺寸材料的本征性质主要取决于它的组成、结构尺寸和形貌等因素，因而具有特殊形貌的无机纳米材料一直都是材料科学家们研究的热点。纳米多孔材料是指具有大量的一定纳米尺寸孔隙结构和较高比表面积的材料。相比体材料和一般纳米材料，纳米多孔材料一般具有相对密度低、比表面积高、隔热、渗透性好和吸附性能优异等特点，因而纳米多孔材料已被广泛应用在分子筛、过滤、净化、模板合成、催化、传感、电学、光学、能源储存和药物释放等领域，在科学技术和国民经济建设中发挥着重要的作用。研究证明，与零维材料相比，一维纳米材料因具有各向异性的生长特点在电子光学磁性材料领域有更高的潜在应用价值。
目前，多孔硅、多孔二氧化硅、多孔二氧化钛、多孔碳已经成功制备。随着纳米科技的发展，一维多孔纳米线(结合了多孔材料和一维材料的特点)已经被成功合成出来，比如Zhang等利用水热法制备了多孔Co3O4纳米线[Y.G.Zhang,Y.C.Chenetal,SolidStateCommun.149(2009)585–588]，SalumaSamanman等利用电化学沉积方法制备了多孔Au纳米线[S.Samanman,C.Thammakhetetal,ElectrochimicaActa102(2013)342-350.]，Lin等用金属辅助化学刻蚀方法制备了多孔Si纳米线[L.H.Lin,S.P.Guoetal,NanoscaleResLett5(2010)1822–1828]等。铟(In)是ⅢA族元素，为具有四方晶体结构的低熔点金属，可用于制造低熔合金、轴承合金、半导体、电光源等。Chen等利用多孔氧化铝模板制备出了铟纳米线，并研究了其在电致发光器件中的应用[F.Chen,A.H.Kitai,JournalofLuminescence128(2008)1856–1862]；Li等利用电镀置换法制备了铟纳米线并研究了其光学性质[H.H.Li,C.L.Liangetal，NanoscaleResLett4(2009)47–53]。碲(Te)，是一种窄带半导体材料，具有优良的光学、光电和热电性质，被誉为“现代工业、国防与尖端技术的维生素，创造人间奇迹的桥梁”，“是当代高技术新材料的支撑材料”。随着科技的发展，碲已经成为电子计算机、通讯及宇航开发、能源、医药卫生所需新材料的支撑材料。同时由于其独特的各向异性的生长倾向和潜在的应用，合成碲的纳米线引起了科学界越来越多的重视。Zhao等利用电化学和电泳沉积方法制备出碲纳米线阵列[A.W.Zhaoetal，J.Mater.Res.,18(2003)10]；MuhammadSafdar等利用物理气相沉积法制备出了高度有序的一维碲纳米线并研究了其作为场发射器的应用[M.Safdaretal；Nanotechnology24(2013)185705]。申请人于2005年使用脉冲电化学沉积方法制备由Bi/Sb超晶格纳米线纳米线阵列。JohnL.Stickney使用电化学原子层沉积方法(EC-ALD)在GaAs基体上，通过在独立的Te溶液和In溶液中交替电化学沉积合成InTe薄膜。多孔纳米线与纳米薄膜或超晶格纳米线相比具有更大的比表面积。然而至今仍没有使用脉冲电化学方法在一种溶液中制备具有三维空隙结构的铟/碲纳米线的报道。这里通过氧化铝模板制备In/Te纳米线阵列主要是通过脉冲电流沉积或者直流电沉积方式。它成本低、工艺简单方便、组分和结构易调控。由于其多孔状纳米线的结构和自身物理化学性质，在能源、催化、吸附、热电、光学和电学等方面存在巨大的潜在应用前景，特别是在传感器应用上具有重要的价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备铟/碲多孔纳米线阵列的方法，以获得具有新型结构的多孔铟/碲纳米线，其步骤简单，可控性强，成本低。
本发明使用脉冲电化学沉积技术，对含有铟和碲元素的电解液进行脉冲电化学沉积，获得铟/碲多孔纳米线。该方法包括以下具体步骤：
(1)制备多孔氧化铝模板：将高纯铝箔剪成直径为22mm的圆片，采用二次阳极氧化法，在含有0.3M的草酸或硫酸或磷酸的电解液中阳极电化学腐蚀制备出多孔阳极氧化铝模板(PAA)，并在其背面溅射蒸镀100nm～200nm的金膜作为电极。
(2)配制含有In和Te元素的电沉积溶液，该溶液是由In的盐或化合物、Te的盐或化合物，pH调节剂、添加剂和去离子水组成。
(3)使用脉冲电化学沉积方法，在一定的沉积参数和条件下，以喷金的PAA模板作为阴极，石墨作为阳极，使用上述的含有In和Te元素的电沉积溶液，在氧化铝模板孔道中进行In和Te元素的电化学沉积。
(4)电沉积结束后，将样品取出，放置去离子水中清洗，刻蚀掉氧化铝模板后，得到In/Te多孔纳米线阵列。
在步骤(1)所述氧化铝模板孔径均一，在草酸或硫酸或磷酸的电解液下制备氧化铝模板，孔直径为10～200nm，膜厚为10-150μm。
在步骤(4)中制备得到的In/Te多孔纳米线阵列中的纳米线直径为10～200nm，纳米线为三维多孔状结构，纳米线中孔的大小为5～20nm；纳米线在模板孔道中的填充率为50％～95％，阵列中纳米线长度为10-150μm。
在步骤(2)中所述的In的盐或化合物为InCl3、InF3、In(NO3)3、In(SO4)3或In2O3中的一种或多种，Te的盐或化合物为TeCl4、TeO2、H6TeO6或H2TeO3中的一种或多种。添加剂为酒石酸，或者柠檬酸一种或两种，含量为0.05M～5M。溶液的pH调节剂为硝酸或硫酸或盐酸，电解液中pH值调节至0.1～3.0。
在步骤(3)中的脉冲电化学沉积方法为施加偏置电压的的脉冲电沉积方法，其高电平沉积电位V1＝-2～-0.7V，低电平沉积电位为V2＝-0.7～0V；相应的沉积时间分别为T1＝5s～100s，T2＝1～50s；总电沉积时间为60-420min。
本发明的效果和益处是制备简单，成本低廉，组分和结构易调控，在能源、催化、吸附、热电、光学和电学等方面存在巨大的潜在应用前景，特别是在传感器应用上具有重要的价值。
附图说明
图1是实施例1所得PAA模板的扫描电镜图。
图2是实施例1中In/Te多孔纳米线阵列的透射电子显微镜高倍数形貌照片图。
图3是实施例1中In/Te纳米线阵列的X-ray衍射图谱。
图4是实施例2中In/Te多孔纳米线阵列的透射电子显微镜低倍数形貌照片图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例1：
使用二次阳极氧化法制备PAA模板，并在其背面并在其背面溅射蒸镀100nm～200nm的金膜作为电极。然后配制电沉积溶液，该溶液由TeO2、InCl3·4H2O、酒石酸、HNO3溶液组成。先将5mMTeO2溶解在少量去离子水中，于60℃恒温，磁力搅拌条件下，用滴管滴加浓HNO3使溶液变澄清后，将得到的溶液倒入溶解有2.5mMInCl3·4H2O和0.133M酒石酸的溶液当中，得到所需电解液，所得电解液PH值为1。使用脉冲电化学沉积方法，将喷金的PAA模板作为阳极，石墨为阴极，接通电源，调节沉积电位分别为V1＝-0.7V,V2＝-0.23V,相应的沉积时间分别为T1＝20s,T2＝7s。待电沉积结束后，将样品取出，放置去离子水中清洗，刻蚀掉氧化铝模板后，得到In/Te多孔纳米线阵列。
实施例1所得PAA模板如图1所示。
实施例1所得In/Te多孔纳米线TEM图像如图2所示，显示为多孔状。
实施例1所得In/Te多孔纳米线XRD图谱如图3所示，显示为多相铟和碲
实施例2：
使用二次阳极氧化法制备PAA模板，并在其背面并在其背面溅射蒸镀100nm～200nm的金膜作为电极。然后配制电沉积溶液，该溶液由TeO2、InCl3·4H2O、柠檬酸、HNO3溶液组成。先将5mMTeO2溶解在少量去离子水中，于60℃恒温，磁力搅拌条件下，用滴管滴加浓HNO3使溶液变澄清后，将得到的溶液倒入溶解有2.5mMInCl3·4H2O和0.133M柠檬酸的溶液当中，得到所需电解液，所得电解液PH值为1。使用脉冲电化学沉积方法，将喷金的PAA模板作为阳极，石墨为阴极，接通电源，调节沉积电位分别为V1＝-0.7V,V2＝-0.23V,相应的沉积时间分别为T1＝20s,T2＝7s。待电沉积结束后，将样品取出，放置去离子水中清洗，刻蚀掉氧化铝模板后，得到In/Te多孔纳米线阵列。
实施例2所得In/Te多孔纳米线TEM图像如图4所示。
Claims (7)
1.一种制备铟/碲多孔纳米线阵列的方法，是利用多孔氧化铝模板PAA辅助，使用脉冲电化学沉积方法制备，其特征在于，铟/碲纳米线具有三维孔隙结构，其制备过程包括以下步骤：
(1)制备多孔氧化铝模板：将高纯铝箔剪成直径为22mm的圆片，采用二次阳极氧化法，在含有0.3M的草酸或硫酸或磷酸的电解液中阳极电化学腐蚀制备出多孔阳极氧化铝模板PAA，并在其背面溅射蒸镀100nm～200nm的金膜作为电极；
(2)配制含有In和Te元素的电沉积溶液，该溶液是由In的化合物、Te的化合物，pH调节剂、添加剂和去离子水组成；
(3)使用脉冲电化学沉积方法，在沉积参数和条件下，以喷金的PAA模板作为阴极，石墨作为阳极，使用上述的含有In和Te元素的电沉积溶液，在氧化铝模板孔道中进行In和Te元素的电化学沉积；
(4)电沉积结束后，将样品取出，放置去离子水中清洗，刻蚀掉氧化铝模板后，得到In/Te多孔纳米线阵列。
2.根据权利要求1所述的一种制备铟/碲多孔纳米线阵列的方法，其特征在于：步骤(1)所述氧化铝模板孔径均一，在草酸或硫酸或磷酸的电解液下制备氧化铝模板，孔直径为10～200nm，膜厚为10-150μm。
3.根据权利要求1或2所述的一种制备铟/碲多孔纳米线阵列的方法，其特征在于：步骤(4)中制备得到的In/Te多孔纳米线阵列中的纳米线直径为10～200nm，纳米线中孔的大小为5～20nm；纳米线在模板孔道中的填充率为50％～95％，阵列中纳米线长度为10-150μm。
4.根据权利要求1所述的一种制备铟/碲多孔纳米线阵列的方法，其特征在于：步骤(2)所述In的化合物为InCl3、InF3、In(NO3)3、In(SO4)3或In2O3中的一种或多种，Te的化合物为TeCl4、TeO2、H6TeO6或H2TeO3中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种制备铟/碲多孔纳米线阵列的方法，其特征在于：步骤(2)所述的添加剂为酒石酸或者柠檬酸中的一种或两种，含量为0.05M～5M。
6.根据权利要求1所述的一种制备铟/碲多孔纳米线阵列的方法，其特征在于：步骤(2)所述溶液的pH调节剂为硝酸或硫酸或盐酸，电解液中pH值调节至0.1～3.0。
7.根据权利要求1所述的一种制备铟/碲多孔纳米线阵列的方法，其特征在于：步骤(3)中的脉冲电化学沉积方法为施加偏置电压的的脉冲电沉积方法，其高电平沉积电位V1＝-2～-0.7V，低电平沉积电位为V2＝-0.7～0V；相应的沉积时间分别为T1＝5s～100s，T2＝1～50s；总电沉积时间为60-420min。
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| CN105668526B (zh) * | 2016-03-24 | 2017-11-10 | 武汉纺织大学 | 一种纳米多孔碲的制备方法 |
| CN109298027A (zh) * | 2017-07-25 | 2019-02-01 | 天津大学 | 基于氧化碲纳米颗粒修饰氧化钨纳米棒的气敏元件及其制备方法 |
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| US10443147B1 (en) | 2018-06-06 | 2019-10-15 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Anodization method for the production of one-dimensional (1D) nanoarrays of indium oxide |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101712453A (zh) * | 2009-10-28 | 2010-05-26 | 合肥工业大学 | InSb超晶格纳米线的制备方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101712453A (zh) * | 2009-10-28 | 2010-05-26 | 合肥工业大学 | InSb超晶格纳米线的制备方法 |
| CN102263198A (zh) * | 2010-05-26 | 2011-11-30 | 苏州汉申温差电科技有限公司 | 低维结构热电材料的制备方法 |
| CN103088388A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-05-08 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 银-铋超晶格纳米线阵列及其制备方法和用途 |
Non-Patent Citations (2)
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| Direct Electrodeposition of Highly Dense Bi/Sb Superlattice Nanowire Arrays;F. H. Xue et al;《Journal of American chemistry Society》;20051019;第127卷;第15348-15349页 * |
| Ultrahigh Vacuum Surface Studies of the Electrochemical Atomic Layer Deposition of Indium Telluride on n-Type GaAs(100);Jay Y. Kim et al;《Journal of Physical Chemistry C》;20080325;第5966-5971页 * |
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