CN108842177B - 一种用于制备纳米材料的电化学沉积支架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及阳极氧化铝多孔膜技术领域，特别是一种用于制备纳米材料的电化学沉积支架。它包括基底、前盖板、支架底座和导电组件，基底经前盖板和支架底座固定，导电组件设置于支架底座上，基底和导电组件连接，前盖板上还贯穿开设有通孔A。它结构稳定，对基底的固定效果好，密封性能良好，能防止电解液对导电组件的腐蚀，并且整体为装配式结构，没有任何胶水或粘接结构，易于拆装和更换零部件，有利于装置长期有效使用。
Description
技术领域
本发明涉及阳极氧化铝多孔膜技术领域，特别是一种用于制备纳米材料的电化学沉积支架。
背景技术
AAO多孔纳米模板是阳极氧化铝模板的一种，具有孔高度均匀分布、孔径统一、孔形可控和表面积大等优点，具有良好的市场应用前景。以双通AAO为模板，通过电化学沉积法，可以方便地制备高长径比的、高密度的金属纳米线。重要的是，为了保证纳米线只在模板内部的纳米孔内生长，必须对模板进行有效的密封，而仅在电解液中露出需要反应的部分。另外为了保证纳米线生长过程的均匀性，需要充分考虑结构对液体流动性的影响。目前的AAO多孔纳米模板在进行制备的过程中，由于没有合适的标准固定支撑的支架，研究人员自制的机构复杂而且不适用，用于制备AAO多孔纳米模板的基底由于厚度较薄易发生断裂，并且密封性能差，常发生电解液的酸液渗透，对与基底连接的导线造成腐蚀，使得装置不能长期有效的使用，不利于大面积产业化的应用。因此需要设计一种新的用于制备纳米材料的电化学沉积支架作为AAO多孔纳米模板制备时的载体，并可应用于其它氧化铝模板的制备。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于制备纳米材料的电化学沉积支架，结构稳定，对基底的固定效果好，密封性能良好，能防止电解液对导电组件的腐蚀，并且整体为装配式结构，没有任何胶水或粘接结构，易于拆装和更换零部件，有利于装置长期有效使用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种用于制备纳米材料的电化学沉积支架，包括基底、前盖板、支架底座和导电组件，所述基底经前盖板和支架底座固定，所述导电组件设置于支架底座上，所述基底和导电组件连接，所述前盖板上还贯穿开设有通孔A。
前述的用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述支架底座上开设有安装槽、阶梯槽和通孔B，所述阶梯槽位于安装槽上部，所述基底设置于安装槽中，所述阶梯槽中还设置有密封圈，所述密封圈一面与基底、阶梯槽底部接触，另一面与前盖板接触，所述通孔B贯穿开设于安装槽中，所述基底经通孔B与导电组件连接。
前述的用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述支架底座侧面还一体成型有固定杆，所述支架底座和固定杆上还开设有与通孔B连接的导电线槽，所述导电线槽位于远离前盖板的一侧，所述导电线槽自通孔B处开设至固定杆顶部，所述导电线槽上还设置有背面密封条。
前述的用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述导电组件包括导电金属块和导电金属条，所述导电金属块设置于通孔B中，所述导电金属块一面与基底接触，另一面还连接有导电金属条，所述导电金属条设置于导电线槽中。
前述的用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述导电组件还包括导电金属垫片，所述导电金属垫片设置于安装槽底部，所述导电金属垫片一面与基底接触，另一面与导电金属块接触。
前述的用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述导电组件为导线，所述导线经导电线槽和通孔B与基底连接。
前述的用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述通孔B开设于安装槽的中心。
前述的用于制备纳米材料的电化学沉积支架，还包括固定螺丝，所述前盖板和支架底座经固定螺丝连接。
前述的用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述通孔A远离支架底座的一端开设有倒角。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
1)本发明通过提供一种用于制备纳米材料的电化学沉积支架，结构稳定，对基底的固定效果好，密封性能良好，能防止电解液对导电组件的腐蚀，并且整体为装配式结构，没有任何胶水或粘接结构，易于拆装和更换零部件，有利于装置长期有效使用；
2)通过在通孔A远离支架底座的一端开设倒角，使得通孔A远离支架底座的一端形成斜面，更加开阔，提高了电解液在通孔A中的流动性，保证了纳米线生长的均匀性，增加了制备成的纳米膜的有效使用面积；
3)通过在支架底座上开设安装槽，使得基底和导电金属垫片能够安全可靠的放置于安装槽中；在安装槽上通过开设阶梯孔的形式开设阶梯槽，使得阶梯槽上能够放置密封圈，密封圈优选为星型密封圈，密封圈其中一面与基底和阶梯槽底部接触，另一面与前盖板接触，在前盖板和支架底座的夹紧力作用下，密封圈、基底和导电金属垫片被夹紧，由于密封圈有一定的柔软度，基底虽然被夹紧但不易破裂损坏，此外密封圈与基底、阶梯槽和安装槽也形成了密闭空间，在开设通孔B和线槽之后，配合背面密封条的密封效果，导电组件能够有效与基底接触而不受电解液的腐蚀；此处使用星型密封圈加上阶梯式结构密封，实现了一个密封圈两个方向的密封，减少了零件的复杂性；
4)通过在支架底座上设置固定杆，方便了支架与升降装置等其它组件进行连接，从而便于人工或固定于升降装置上将整个支架放入电解液中进行反应或结束反应后提起；
5)通过将导电组件设置为导电金属块和导电金属条，使得导电组件与基底的连接更加可靠，并且由于导电金属块和导电金属条的比常规导线更粗，与基底的接触面更大，因此导电效率更高，有利于反应的进行；通过在导电金属块和基底间设置导电金属垫片，导电金属垫片与基底间的接触面积更大，导电效率更高，极大地促进了反应的进行；尤其是当通孔B开设于安装槽的中心时，对基底的导电均匀，有利于AAO多孔纳米模板的制备；
6)通过将导电组件设置为导线，从而使得在整个装置更加简单的情况下实现AAO多孔纳米模板的制备；
7)通过使用多个固定螺栓对前盖板和支架底座进行固定，保证了前盖板和支架底座之间的连接与拆装，使AAO多孔纳米模板的制备更加方便。
附图说明
图1是本发明的***视图；
图2也是本发明的***视图；
图3是本发明的半剖视图。
附图标记的含义：1-基底，2-前盖板，3-支架底座，4-导电组件，5-通孔A，6-安装槽，7-阶梯槽，8-通孔B，9-密封圈，10-固定杆，11-导电线槽，12-背面密封条，13-导电金属块，14-导电金属条，15-导电金属垫片，16-固定螺丝。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：一种用于制备纳米材料的电化学沉积支架，如图1-图3所示，包括基底1、前盖板2、支架底座3和导电组件4，所述基底1经前盖板2和支架底座3固定，所述导电组件4设置于支架底座3上，所述基底1和导电组件4连接，所述前盖板2上还贯穿开设有通孔A5，所述通孔A5远离支架底座3的一端开设有倒角，所述倒角使得通孔A5远离支架底座3的一端形成斜面，更加开阔，提高了电解液在通孔A5中的流动性，保证了纳米线生长的均匀性，增加了制备成的纳米膜的有效使用面积。其中基底1可以是蓝宝石、硅片、玻璃等材质，并且所述基底1根据制备的AAO多孔纳米模板厚度不同镀有不同厚度的铝膜。
所述用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述支架底座3上开设有安装槽6、阶梯槽7和通孔B8，通过在支架底座3上开设安装槽6，使得基底1和导电金属垫片15能够安全可靠的放置于安装槽6中，所述阶梯槽7位于安装槽6上部，并且是以开设阶梯孔的形式开设，所述基底1设置于安装槽6中，所述阶梯槽7中还设置有密封圈9，密封圈9优选为星型密封圈，所述密封圈9一面与基底1、阶梯槽7底部接触，另一面与前盖板2接触，所述通孔B8贯穿开设于安装槽6中，所述基底1经通孔B8与导电组件4连接。在前盖板2和支架底座3的夹紧力作用下，密封圈9和基底1被夹紧，由于密封圈9有一定的柔软度，基底1虽然被夹紧但不易破裂损坏。
所述用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述支架底座3侧面还一体成型有固定杆10，固定杆10较长，能够人工或固定于升降装置上将整个支架放入电解液中进行反应或结束反应后提起。所述支架底座3和固定杆10上还开设有与通孔B8连接的导电线槽11，所述导电线槽11位于远离前盖板2的一侧，所述导电线槽11自通孔B8处开设至固定杆10顶部，所述导电线槽11上还设置有背面密封条12。由于密封圈9与基底1、阶梯槽7和安装槽6之间形成了密闭空间，导电线槽11上又设置了背面密封条12，因此导电组件4能够有效与基底1接触而不受电解液的腐蚀。
所述用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述导电组件4为导线，所述导线经导电线槽11和通孔B8与基底1连接，导电组件4设置为导线使得在整个装置更加简单的情况下实现了AAO多孔纳米模板的制备。
所述通孔B8开设于安装槽6的中心，使得对基底1的导电均匀，有利于AAO多孔纳米模板的制备。
所述用于制备纳米材料的电化学沉积支架，还包括若干个固定螺丝16，所述前盖板2和支架底座3经固定螺丝16连接，固定螺丝16保证了前盖板2和支架底座3之间的连接与拆装，使AAO多孔纳米模板的制备更加方便。
实施例2：一种用于制备纳米材料的电化学沉积支架，如图1-图3所示，包括基底1、前盖板2、支架底座3和导电组件4，所述基底1经前盖板2和支架底座3固定，所述导电组件4设置于支架底座3上，所述基底1和导电组件4连接，所述前盖板2上还贯穿开设有通孔A5，所述通孔A5远离支架底座3的一端开设有倒角，所述倒角使得通孔A5远离支架底座3的一端形成斜面，更加开阔，提高了电解液在通孔A5中的流动性，保证了纳米线生长的均匀性，增加了制备成的纳米膜的有效使用面积。其中基底1可以是蓝宝石、硅片、玻璃等材质，并且所述基底1根据制备的AAO多孔纳米模板厚度不同镀有不同厚度的铝膜。
所述用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述支架底座3上开设有安装槽6、阶梯槽7和通孔B8，通过在支架底座3上开设安装槽6，使得基底1和导电金属垫片15能够安全可靠的放置于安装槽6中，所述阶梯槽7位于安装槽6上部，并且是以开设阶梯孔的形式开设，所述基底1设置于安装槽6中，所述阶梯槽7中还设置有密封圈9，密封圈9优选为星型密封圈，所述密封圈9一面与基底1、阶梯槽7底部接触，另一面与前盖板2接触，所述通孔B8贯穿开设于安装槽6中，所述基底1经通孔B8与导电组件4连接。在前盖板2和支架底座3的夹紧力作用下，密封圈9和基底1被夹紧，由于密封圈9有一定的柔软度，基底1虽然被夹紧但不易破裂损坏。
所述用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述支架底座3侧面还一体成型有固定杆10，固定杆10较长，能够人工或固定于升降装置上将整个支架放入电解液中进行反应或结束反应后提起。所述支架底座3和固定杆10上还开设有与通孔B8连接的导电线槽11，所述导电线槽11位于远离前盖板2的一侧，所述导电线槽11自通孔B8处开设至固定杆10顶部，所述导电线槽11上还设置有背面密封条12。由于密封圈9与基底1、阶梯槽7和安装槽6之间形成了密闭空间，导电线槽11上又设置了背面密封条12，因此导电组件4能够有效与基底1接触而不受电解液的腐蚀。
所述用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述导电组件4包括导电金属块13和导电金属条14，所述导电金属块13设置于通孔B8中，所述导电金属块13一面与基底1接触，另一面还连接有导电金属条14，所述导电金属条14设置于导电线槽11中。导电金属块13和导电金属条14与基底1的连接可靠，并且由于导电金属块13和导电金属条14的比常规导线更粗，与基底1的接触面更大，因此导电效率更高，有利于反应的进行。
所述用于制备纳米材料的电化学沉积支架，所述导电组件4还包括导电金属垫片15，所述导电金属垫片15设置于安装槽6底部，所述导电金属垫片15一面与基底1接触，另一面与导电金属块13接触。导电金属垫片15与基底1间的接触面积更大，导电效率更高，极大地促进了反应的进行。
所述通孔B8开设于安装槽6的中心，使得对基底1的导电均匀，有利于AAO多孔纳米模板的制备。
所述用于制备纳米材料的电化学沉积支架，还包括若干个固定螺丝16，所述前盖板2和支架底座3经固定螺丝16连接，固定螺丝16保证了前盖板2和支架底座3之间的连接与拆装，使AAO多孔纳米模板的制备更加方便。
本发明的工作原理：本发明是通过将基底1、前盖板2、支架底座3和导电组件4等部件有机组装成一种用于制备纳米材料的电化学沉积支架，其结构稳定，对基底1的固定效果好，密封性能良好，能防止电解液对导电组件4的腐蚀，并且整体为装配式结构，没有任何胶水或粘接结构，易于拆装和更换零部件，有利于装置长期有效使用。在进行AAO多孔纳米模板的制备时，将本发明的支架放于电解液中，基底1与电解液充分接触，基底1作为电源的阳极，此时支架中的导电组件4与电源正极连接，电源负极连接阴极板，整个装置进行电解反应。其中，通过在通孔A远离支架底座的一端开设倒角，使得通孔A远离支架底座的一端形成斜面，更加开阔，提高了电解液在通孔A中的流动性，保证了纳米线生长的均匀性，增加了制备成的纳米膜的有效使用面积；通过在支架底座3上开设安装槽6，使得基底1和导电金属垫片15能够安全可靠的放置于安装槽6中；在安装槽6上通过开设阶梯孔的形式开设阶梯槽7，使得阶梯槽7上能够放置密封圈9，密封圈9优选为星型密封圈，密封圈9其中一面与基底1和阶梯槽7底部接触，另一面与前盖板2接触，在前盖板2和支架底座3的夹紧力作用下，密封圈9、基底1和导电金属垫片15被夹紧，由于密封圈9有一定的柔软度，基底1虽然被夹紧但不易破裂损坏，此外密封圈9与基底1、阶梯槽7和安装槽6也形成了密闭空间，在开设通孔B8和线槽之后，配合背面密封条12的密封效果，导电组件4能够有效与基底1接触而不受电解液的腐蚀；此处使用星型密封圈加上阶梯式结构密封，实现了一个密封圈两个方向的密封，减少了零件的复杂性；通过在支架底座3上设置固定杆10，方便了支架与升降装置等其它组件进行连接，从而便于人工或固定于升降装置上将整个支架放入电解液中进行反应或结束反应后提起；通过将导电组件4设置为导电金属块13和导电金属条14，使得导电组件4与基底1的连接更加可靠，并且由于导电金属块13和导电金属条14的比常规导线更粗，与基底1的接触面更大，因此导电效率更高，有利于反应的进行；通过在导电金属块13和基底1间设置导电金属垫片15，导电金属垫片15与基底1间的接触面积更大，导电效率更高，极大地促进了反应的进行；尤其是当通孔B8开设于安装槽6的中心时，对基底1的导电均匀，有利于AAO多孔纳米模板的制备；通过将导电组件4设置为导线，从而使得在整个装置更加简单的情况下实现AAO多孔纳米模板的制备；通过使用多个固定螺栓对前盖板2和支架底座3进行固定，保证了前盖板2和支架底座3之间的连接与拆装，使AAO多孔纳米模板的制备更加方便。
Claims (5)
1.一种用于制备纳米材料的电化学沉积支架，其特征在于，包括基底(1)、前盖板(2)、支架底座(3)和导电组件(4)，所述基底(1)经前盖板(2)和支架底座(3)固定，所述导电组件(4)设置于支架底座(3)上，所述基底(1)和导电组件(4)连接，所述前盖板(2)上还贯穿开设有通孔A(5)；所述支架底座(3)上开设有安装槽(6)、阶梯槽(7)和通孔B(8)，所述阶梯槽(7)位于安装槽(6)上部，所述基底(1)设置于安装槽(6)中，所述阶梯槽(7)中还设置有密封圈(9)，所述密封圈(9)一面与基底(1)、阶梯槽(7)底部接触，另一面与前盖板(2)接触，所述通孔B(8)贯穿开设于安装槽(6)中，所述基底(1)经通孔B(8)与导电组件(4)连接；所述支架底座(3)侧面还一体成型有固定杆(10)，所述支架底座(3)和固定杆(10)上还开设有与通孔B(8)连接的导电线槽(11)，所述导电线槽(11)位于远离前盖板(2)的一侧，所述导电线槽(11)自通孔B(8)处开设至固定杆(10)顶部，所述导电线槽(11)上还设置有背面密封条(12)；所述导电组件(4)包括导电金属块(13)和导电金属条(14)，所述导电金属块(13)设置于通孔B(8)中，所述导电金属块(13)一面与基底(1)接触，另一面还连接有导电金属条(14)，所述导电金属条(14)设置于导电线槽(11)中；所述导电组件(4)还包括导电金属垫片(15)，所述导电金属垫片(15)设置于安装槽(6)底部，所述导电金属垫片(15)一面与基底(1)接触，另一面与导电金属块(13)接触；其中，密封圈(9)为星型密封圈。
2.根据权利要求1所述的用于制备纳米材料的电化学沉积支架，其特征在于，所述导电组件(4)为导线，所述导线经导电线槽(11)和通孔B(8)与基底(1)连接。
3.根据权利要求1或2所述的用于制备纳米材料的电化学沉积支架，其特征在于，所述通孔B(8)开设于安装槽(6)的中心。
4.根据权利要求1所述的用于制备纳米材料的电化学沉积支架，其特征在于，还包括固定螺丝(16)，所述前盖板(2)和支架底座(3)经固定螺丝(16)连接。
5.根据权利要求1所述的用于制备纳米材料的电化学沉积支架，其特征在于，所述通孔A(5)远离支架底座(3)的一端开设有倒角。
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