CN113846289A - 基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜的方法 - Google Patents

基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113846289A
CN113846289A CN202111120035.5A CN202111120035A CN113846289A CN 113846289 A CN113846289 A CN 113846289A CN 202111120035 A CN202111120035 A CN 202111120035A CN 113846289 A CN113846289 A CN 113846289A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sputtering
film
intermediate film
situ conversion
preparing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111120035.5A
Other languages
English (en)
Inventor
宋光铃
朱艺星
郑大江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CN202111120035.5A priority Critical patent/CN113846289A/zh
Priority to PCT/CN2021/129240 priority patent/WO2023045042A1/zh
Publication of CN113846289A publication Critical patent/CN113846289A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/352—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5846—Reactive treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本公开提供了一种基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基金属氢氧化物(LDH)膜的方法，包括步骤：S1，在基底材料表面利用共溅射技术共沉积两种或两种以上金属，得到共溅射中间膜；S2，随后通过水热反应过程将所述共溅射中间膜原位转化，实现羟基化，得到双羟基金属氢氧化物膜。本公开提供的方法摆脱了传统原位LDH表面膜受基底限制的问题，可实现在不同尺寸、形状及材质基底上原位LDH膜的转化制备；并且可以简单、高效地实现厚度可控的LDH膜的原位生长。

Description

基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜的 方法
技术领域
本公开涉及表面技术领域，具体地涉及一种基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜的方法。
背景技术
层状双羟基金属氢氧化物(LDH)是一种类水滑石二维层状纳米材料，其通式为[M2 + 1-xM3+ x(OH)2]x+[An-]x/n·mH2O，其中M2+和M3+表示二价和三价的金属阳离子，An-为层间阴离子。其独特的层状结构和多样的化学组成赋予了LDH材料优良的纳米存储性、催化性、耐蚀性、自愈合性等等，这些特性使其在储能、催化、防腐、环境和生物医学等众多领域引起了广泛的关注和应用。
在催化、防腐及环境等领域的应用中，要求LDH材料以表面膜的形式附着于基底材料表面，因此近年来原位LDH膜的制备具有重要的应用和发展前景。而典型的原位LDH转化膜工艺过程通常将金属(M1)基底材料浸泡在另一种金属(M2)盐溶液中，使M1基底溶解或形成氢氧化物以提供M1金属源，而M2金属盐充当形成LDH膜的另一个必要的金属阳离子。但这种方法严重受限于基底材料，目前在一些金属或非金属表面实现原位LDH膜的制备仍然十分困难。另一方面，由于水热生长过程受众多参数的影响，且对工艺的调控尤为繁琐，使得原位LDH膜很难实现可控生长，尤其是大厚度原位LDH膜难以得到。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种简单、易控、高效且不受基底材料限制的基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜(LDH膜)的方法，摆脱传统原位LDH表面膜受基底限制的问题，实现在不同大小、形状、材质基底上原位LDH膜的制备，为LDH表面膜大规模工业化生产及应用摆脱了工艺瓶颈。
本公开提供的基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基金属氢氧化物膜的方法，包括步骤：S1，在基底材料表面利用共溅射技术共沉积两种或两种以上金属，得到共溅射中间膜；S2，随后通过水热反应过程将所述共溅射中间膜原位转化，实现羟基化，得到双羟基金属氢氧化物膜。
在一些实施例中，所述基底材料包括金属基底、非金属基底中的至少一种；其中，所述金属基底包括镁及其合金、铝及其合金、锌及其合金中的至少一种；所述非金属基底包括玻璃片、棉布、泡沫镍、泡沫铜中的至少一种。
在一些实施例中，对基底材料进行预处理；其中，所述金属基底材料的预处理包括对金属材料进行机械打磨、抛光；和/或所述非金属基底材料的预处理包括用无水乙醇超声清洗，再用去离子水清洗，并进行干燥处理。
在一些实施例中，S1步骤得到的共溅射中间膜包括锌铝共溅射膜、镁铝共溅射膜、镁锌铝共溅射膜中的至少一种。
在一些实施例中，在共溅射沉积过程中，锌溅射功率为30W～100W；和/或镁溅射功率为50W～100W；和/或铝溅射功率为50W～200W。
在一些实施例中，步骤S1可为：将基底材料置于磁控溅射***的溅射台上，通过抽真空过程使腔体的真空度为7.8×10-4Pa以下，向腔内持续通入氩气，使其压力稳定在0.2～0.6Pa，实现共溅射中间膜的制备；其中，靶材与基底材料之间的距离为60mm-80mm，环境温度为25±2℃，溅射时间为5min～180min。
在一些实施例中，所述水热反应的水热溶液的pH调节为4～10。
在一些实施例中，所述水热反应过程的水热温度为60℃～100℃。
在一些实施例中，所述水热反应过程的水热时间为2h～72h。
在一些实施例中，步骤S2可为：将S1步骤得到的共溅射中间膜样品置于pH为4～10的水溶液中，样品垂直放置于聚四氟乙烯水热反应釜中进行水热反应；反应结束后取出样品用去离子水及无水乙醇冲洗，干燥后得到双羟基金属氢氧化物膜。
本公开至少包括如下所述的有益效果：
本公开提供的LDH表面膜的制备过程引入了共溅射中间膜，该中间膜能够为LDH膜的合成提供金属离子，在一定条件下对共溅射膜的刺激反应，实现了共溅射中间膜向LDH膜的全部原位转化，通过中间膜的引入可实现不同基底上的LDH膜的制备。通过简单地参数调控，能够实现共溅射膜的厚度控制，随后对共溅射中间膜进行完全原位转化；
因此本公开提供的方法可实现LDH膜的厚度可控生长，特别地，通过中间膜的转化，解决了水热过程中基底材料提供原料不足的问题，可使LDH膜的生长不受限，实现大厚度原位LDH膜的制备，进一步满足科技、工业等各种功能特性的需求，扩大LDH表面膜的应用范围。
附图说明
图1为实施例1在玻璃片上制备的锌铝LDH表面膜的微观形貌图。
图2为实施例1在玻璃片上制备的共溅射中间膜及锌铝LDH表面膜的XRD图谱。
图3为实施例2所制备的锌铝LDH表面膜的微观截面图。
图4为实施例3所制备的锌铝LDH表面膜的微观截面图。
图5为实施例4在棉布上所制备的锌铝LDH表面膜的表面形貌图。
图6为实施例5在镁合金上所制备的镁铝LDH表面膜的表面形貌图。
具体实施方式
应理解的是，所公开的实施例仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。在本公开的说明中，共溅射技术是本领域技术人员所熟知的技术，其所采用的共溅射***(或仪器、设备、方法等)是本领域技术人员熟悉且可熟练操作的；术语“二元”金属、“三元”金属分别指的是两种不同的金属、三种不同的金属；术语“共沉积”指的是同时共同沉积，不分先后顺序。“靶材”指的是通过磁控溅射或其他类型的镀膜***在适当工艺条件下溅射在基板上形成各种功能薄膜的溅射源。在本公开的说明中，未明确说明的术语、专业用词均为本领域技术人员的公知常识，未明确说明的方法均为本领域技术人员公知的常规方法。
接下来说明本公开的基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜(在本公开全文中简称为LDH膜)的方法。
为了以简单、高效、无污染的方式实现原位LDH膜的生长过程，解决LDH膜的生长受基底限制的问题、且实现LDH膜的可控生长，本公开提出了一种引入共溅射中间膜原位转化制备成LDH膜的方法。
本公开提供的基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜的方法，包含步骤：S1，在基底材料表面利用共溅射技术共沉积两种或两种以上金属，得到共溅射中间膜；S2，随后通过水热反应过程将所述共溅射中间膜原位转化，实现羟基化，得到双羟基金属氢氧化物膜。
[步骤S1]
在本公开的步骤S1中间膜的制备中，共溅射技术可采用磁控溅射共溅射技术，磁控溅射是一种绿色、简单且不受基底材料限制的沉积技术，能够实现任意形状、尺寸及材料基底表面的沉积过程，且通过选择不同的靶材能够实现两种甚至多种金属的共溅射中间膜。另外，通过对溅射参数的简单调控，可实现可控金属比例、可控厚度的共溅射中间膜，为后续实现LDH膜的可控转化提供充分的有利因素。
在一些实施例中，基底材料包含金属基底、非金属基底中的至少一种；其中，在一些实施例中，金属基底包含镁及其合金、铝及其合金、锌及其合金中的至少一种；非金属基底包含玻璃片、棉布、泡沫镍、泡沫铜中的至少一种。
在一些实施例中，可对基底材料进行预处理。在一些实施例中，金属基底材料的预处理包含对金属材料进行机械打磨、抛光；在一些实施例中，机械打磨分别采用400目、800目、1200目及2000目的SiC水性砂纸将金属表面打磨、抛光平整。在一些实施例中，非金属材料基底的预处理包含对其表面进行清洗、除油；在一些实施例中，表面清洗除油过程可用无水乙醇及去离子水对非金属材料基底超声清洗，例如：将非金属材料基底用无水乙醇超声清洗15min，然后用去离子水超声清洗10min，样品取出后干燥备用。
在本公开的步骤S1中，所述中间膜是在基底材料表面共溅射共沉积金属得到，为LDH膜的转化提供金属源。在一些实施例中，共溅射中间膜包含二元金属和/或三元金属，例如，锌铝共溅射膜、镁铝共溅射膜、镁锌铝共溅射膜中的至少一种。在一些实施例中，金属镁的溅射功率为50W～100W；在一些实施例中，金属锌的溅射功率为30W～100W；在一些实施例中，金属铝的溅射功率为50W～200W；在一些实施例中，溅射时间为5min～180min。
在一些实施例中，共溅射压力为0.2Pa～0.6Pa。
在一些实施例中，步骤S1可为：将基底材料置于磁控溅射***的溅射台上，通过抽真空过程使腔体的真空度为7.8×10-4Pa以下，向腔内持续通入氩气，使其压力稳定在0.2Pa～0.6Pa之间，实现共溅射中间膜的制备；其中，靶材与基底材料之间的距离为60mm～80mm，环境温度为25±2℃，溅射时间为5min～180min。
[步骤S2]
步骤S1得到的中间膜能够为LDH膜的生长转化提供二价及三价金属源(例如：镁、铝或锌)。在一定的pH条件下，金属(例如：镁、铝或锌)会释放出离子或形成氢氧化物，在不引入任何外加金属离子的温和条件下，为LDH膜的直接转化提供可能性。
其中，步骤S2的水热过程中的pH值是LDH膜的形成转化过程的重要参数。在一些实施例中，本公开可通过稀硝酸为水热溶液创造酸性环境，同时在LDH膜的制备过程中同步引入了硝酸根阴离子，能够一步实现LDH-NO3 -膜的制备。在一些实施例中，可通过氢氧化钠溶液创造水热溶液的碱性环境，同步实现LDH-OH-膜的生长。在一些实施例中，水热反应的水热溶液的pH调节为4～10。
同时，水热温度和水热时间是LDH膜转化过程的另外两个重要因素，通过对温度和水热时间的调节实现均匀、致密的LDH膜的转化过程。在一些实施例中，水热反应过程的水热温度为60℃～100℃。在一些实施例中，水热反应过程的水热时间为2h～72h。
在一些实施例中，步骤S2可为：将S1步骤得到的共溅射中间膜样品置于pH为4～10的水溶液中，样品垂直放置于聚四氟乙烯水热反应釜中进行水热反应；反应结束后取出样品用去离子水及无水乙醇冲洗，干燥后得到双羟基金属氢氧化物膜；在一些实施例中，干燥可通过在烘箱中干燥或用冷气吹干。
下面结合实施例，进一步阐述本公开。应理解，这些实施例仅用于说明本公开而不用于限制本公开的范围。在下述实施例、对比例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得或本领域中公知的方法制备获得。
实施例1
S0，基底材料预处理：将玻璃片用无水乙醇超声清洗15min，再用去离子水超声清洗10min，样品取出后进行干燥处理。
S1，共溅射中间膜制备：将已处理的玻璃片基底置于磁控溅射***的溅射台上，通过抽真空过程使腔体的真空度为7.8×10-4Pa以下，向腔内持续通入氩气，使其压力稳定在0.4Pa，采用锌-铝共溅射技术实现锌-铝共溅射中间膜的制备，其中，锌的溅射功率为40W，铝的溅射功率采用100W，靶材与基底材料之间的距离为60m，环境温度为25±2℃，溅射时间为60min。
S2，LDH膜的原位转化：将已沉积锌铝共溅射膜的样品置于pH为8的氢氧化钠溶液中，样品垂直放置于PTFE水热反应釜中进行水热反应。其中，水热反应温度为80℃，反应时间为12h，反应结束后取出样品用去离子水及无水乙醇冲洗，在烘箱中干燥或用冷气吹干后得到锌铝LDH膜样品。
实施例2
S0，基底材料预处理：将玻璃片用无水乙醇超声清洗15min，再用去离子水中超声清洗10min，样品取出后进行干燥处理。
S1，共溅射中间膜制备：将已处理的玻璃片置于磁控溅射溅***的射台上，通过抽真空过程使腔体的真空度为7.8×10-4Pa以下，向腔内持续通入氩气，使其压力稳定在0.2Pa，采用共溅射技术实现锌铝共溅射中间膜的制备。其中，锌的溅射功率为30W，铝的溅射功率采用100W，靶材与基底材料之间的距离为80m，环境温度为25±2℃，溅射时间为5min。
S2，LDH膜的原位转化：将已沉积锌铝共溅射膜的样品置于pH为9的氢氧化钠溶液中，样品垂直放置于PTFE水热反应釜中进行水热反应。其中，水热反应温度为80℃，反应时间为2h，反应结束后取出样品用去离子水及无水乙醇冲洗，在烘箱中干燥或用冷气吹干后即得到锌铝LDH膜样品。
实施例3
S0，基底材料预处理：将玻璃片用无水乙醇溶液超声清洗15min，用去离子水中超声清洗10min，样品取出后进行干燥处理。
S1，共溅射中间膜制备：将已处理的玻璃片置于磁控溅射溅***的射台上，通过抽真空过程使腔体的真空度为7.8×10-4Pa以下，向腔内持续通入氩气，使其压力稳定在0.2Pa,采用共溅射技术实现锌-铝共溅射中间膜的制备。其中锌的溅射功率为50W，铝的溅射功率为100W，靶材与基底材料之间的距离为70m，环境温度为25±2℃。溅射时间为90min。
S2，锌铝LDH膜的原位转化：将已沉积锌铝共溅射膜的样品置于pH为9的氢氧化钠溶液中，样品垂直放置于PTFE水热反应釜中进行水热反应。其中，水热反应温度为70℃，反应时间为36h，反应结束后取出样品用去离子水及无水乙醇冲洗，在烘箱中干燥或用冷气吹干后即得到锌铝LDH膜样品。
实施例4
S0，基底材料预处理：将棉布材料用无水乙醇溶液超声清洗15min，用去离子水超声清洗10min，样品取出后进行干燥处理。
S1，共溅射中间膜制备：将已处理的棉布置于磁控溅射***的溅射台上，通过抽真空过程使腔体的真空度为7.8×10-4Pa以下，向腔内持续通入氩气，使其压力稳定在0.4Pa，采用共溅射技术实现锌铝共溅射中间膜的制备。其中锌的溅射功率为40W，铝的溅射功率为80W，靶材与基底材料之间的距离为70m，环境温度为25±2℃，溅射时间为30min。
S2，LDH膜的原位转化：将已沉积锌铝共溅射膜的样品置于pH为8的氢氧化钠水溶液中，样品垂直放置于PTFE水热反应釜中进行水热反应。其中，水热反应温度为80℃，反应时间为24h，反应结束后取出样品用去离子水及无水乙醇冲洗，在烘箱中干燥或用冷气吹干后即得到锌铝LDH膜样品。
实施例5
S0，基底材料预处理：将镁合金样品分别用400目、800目、1200目及2000目的SiC水性砂纸打磨、抛光平整。随后将材料用无水乙醇超声清洗15min，用去离子水超声清洗10min，样品取出后冷风吹干备用。
S1，共溅射中间膜制备：将已处理的镁合金基底置于磁控溅射***的溅射台上，通过抽真空过程使腔体的真空度为7.8×10-4Pa以下，向腔内持续通入氩气，使其压力稳定在0.2Pa，采用共溅射技术实现镁铝共溅射中间膜的制备。其中，镁的溅射功率为60W，铝的溅射功率为90W，靶材与基底材料之间的距离为70mm，环境温度为25±2℃，溅射时间为50min。
S2，LDH膜的原位转化：将已沉积镁-铝共溅射膜的样品置于pH为4的硝酸溶液中，样品垂直放置于PTFE水热反应釜中进行水热反应。其中，水热反应温度为100℃，反应时间为9h，反应结束后取出样品用去离子水及无水乙醇冲洗，在烘箱中干燥或用冷气吹干后即得到镁铝LDH膜样品。
图1是实施例1中所制备的锌铝LDH表面膜的微观形貌图，从图中可以观察到片层状的LDH结构均匀的覆盖在基底表面，片层结构的尺寸分布在500nm～3μm之间。
图2是实施例1中锌铝共溅射膜及锌铝LDH表面膜的XRD图谱，从XRD晶型结果分析可知，共溅射膜在2θ＝36.3°、39.1°、43.2°、54.3°、70.1°、70.7°处，分别对应于Zn(002)、Zn(100)、Zn(101)、Zn(102)、Zn(103)和Zn(110)的特征峰，同时在2θ＝38.6°、44.9°和65.4°处，分别对应于Al(111)、Al(200)和Al(220)的特征峰。而锌铝LDH表面膜在11.7°、23.6°及32.5°处形成了典型的LDH层状结构的特征峰(003)、(006)和(012)，插层阴离子为OH-，说明了中间膜已经成功转化为LDH膜。
图3是实施例2中所制备的锌铝LDH膜的微观截面图，从图中可以观察到LDH膜的厚度为2μm。
图4是实施例3中在玻璃片表面所制备的锌铝LDH膜的微观截面图，从图中可以观察到LDH膜的厚度可达到13μm，其中膜的下部分片状结构尺寸更小、整体结构均匀致密，膜表面的片层结构具有更大的尺寸。通过实施例2和实施例3可知，本公开通过对磁控溅射参数的调控能够控制共溅射膜的厚度，再对水热转化过程进行调节使中间膜完全转化，可实现厚度可控的LDH膜生长，且能够解决目前大厚度LDH膜难以实现的问题。
图5是实施例4中在棉布基底上所制备的LDH膜的表面微观形貌图。从图中可以观察到编织的棉布上均匀覆盖着大量的纳米-微米级层状结构。本实施例说明本公开提供的方法不仅能够实现传统意义上镁合金、铝合金等基底上LDH膜的原位生长，更能够实现非金属例如玻璃、布料上LDH膜的原位生长。
图6是实施例5中在镁合金基底上所制备的镁铝LDH膜的表面形貌图，从图中可以观察到大量的纳米片结构均匀的覆盖在表面。利用共溅射技术引入生长LDH所需要的镁-铝金属原料，通过水热过程的转化，能够实现多种LDH表面膜的原位生长过程，且通过稀硝酸对水热溶液提供酸性环境，直接引入的硝酸根可实现一步硝酸根阴离子插层的LDH结构。
以上所述，仅是本公开的示例，并非对本公开做任何形式的限制，虽然本公开以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许变动或修饰均等同于等效实施案例，均在本公开技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基金属氢氧化物膜的方法，其特征在于，包括步骤：
S1：在基底材料表面利用共溅射技术共沉积两种或两种以上金属，得到共溅射中间膜；
S2：随后通过水热反应过程将所述共溅射中间膜原位转化，实现羟基化，得到双羟基金属氢氧化物膜。
2.根据权利要求1所述的基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基金属氢氧化物膜的方法，其特征在于，所述基底材料包括金属基底、非金属基底中的至少一种；其中，
所述金属基底包括镁及其合金、铝及其合金、锌及其合金中的至少一种；所述非金属基底包括玻璃片、棉布、泡沫镍、泡沫铜中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基金属氢氧化物膜的方法，其特征在于，对基底材料进行预处理；其中，所述金属基底材料的预处理包括对金属材料进行机械打磨、抛光；和/或
所述非金属基底材料的预处理包括用无水乙醇超声清洗，再用去离子水清洗，并进行干燥处理。
4.基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基金属氢氧化物膜的方法，其特征在于，S1步骤得到的共溅射中间膜包括锌铝共溅射膜、镁铝共溅射膜、镁锌铝共溅射膜中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基金属氢氧化物膜的方法，其特征在于，在共溅射沉积过程中：
锌溅射功率为30W～100W；和/或
镁溅射功率为50W～100W；和/或
铝溅射功率为50W～200W。
6.根据权利要求1所述的基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基金属氢氧化物膜的方法，其特征在于，步骤S1可为：
将基底材料置于磁控溅射***的溅射台上，通过抽真空过程使腔体的真空度为7.8×10-4Pa以下，向腔内持续通入氩气，使其压力稳定在0.2～0.6Pa，实现共溅射中间膜的制备；其中，靶材与基底材料之间的距离为60mm～80mm，环境温度为25±2℃，溅射时间为5min～180min。
7.根据权利要求1所述的基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基金属氢氧化物膜的方法，其特征在于，所述水热反应的水热溶液的pH调节为4～10。
8.根据权利要求1所述的基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基金属氢氧化物膜的方法，其特征在于，所述水热反应过程的水热温度为60℃～100℃。
9.根据权利要求1所述的基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基金属氢氧化物膜的方法，其特征在于，所述水热反应过程的水热时间为2h～72h。
10.根据权利要求1所述的基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基金属氢氧化物膜的方法，其特征在于，步骤S2可为：
将S1步骤得到的共溅射中间膜样品置于pH为4～10的水溶液中，样品垂直放置于聚四氟乙烯水热反应釜中进行水热反应；反应结束后取出样品用去离子水及无水乙醇冲洗，干燥后得到双羟基金属氢氧化物膜。
CN202111120035.5A 2021-09-24 2021-09-24 基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜的方法 Pending CN113846289A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111120035.5A CN113846289A (zh) 2021-09-24 2021-09-24 基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜的方法
PCT/CN2021/129240 WO2023045042A1 (zh) 2021-09-24 2021-11-08 基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111120035.5A CN113846289A (zh) 2021-09-24 2021-09-24 基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113846289A true CN113846289A (zh) 2021-12-28

Family

ID=78979651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111120035.5A Pending CN113846289A (zh) 2021-09-24 2021-09-24 基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜的方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113846289A (zh)
WO (1) WO2023045042A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117604455A (zh) * 2023-12-06 2024-02-27 河海大学 一种基于金属元素自供给的镁合金表面镁铝层状双金属氢氧化物膜层的水热制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090221058A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Chung Yuan Christian University Potentiometric biosensor for detection of lactate in food and forming method thereof
CN103864156A (zh) * 2012-12-13 2014-06-18 北京市太阳能研究所集团有限公司 一种氧化镍复合薄膜的制备方法及制备得到的薄膜
CN111188058A (zh) * 2020-02-10 2020-05-22 桂林电子科技大学 一种全薄膜硅半导体双电极无偏压光电催化全分解水产氢的体系及其应用
CN112176338A (zh) * 2020-09-04 2021-01-05 重庆大学 氨基酸离子插层的ZnAL-LDHs薄膜的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3214043A4 (en) * 2014-10-28 2018-05-02 NGK Insulators, Ltd. Method for forming layered double hydroxide dense membrane

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090221058A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Chung Yuan Christian University Potentiometric biosensor for detection of lactate in food and forming method thereof
CN103864156A (zh) * 2012-12-13 2014-06-18 北京市太阳能研究所集团有限公司 一种氧化镍复合薄膜的制备方法及制备得到的薄膜
CN111188058A (zh) * 2020-02-10 2020-05-22 桂林电子科技大学 一种全薄膜硅半导体双电极无偏压光电催化全分解水产氢的体系及其应用
CN112176338A (zh) * 2020-09-04 2021-01-05 重庆大学 氨基酸离子插层的ZnAL-LDHs薄膜的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAEWAN SHIN ET AL: "Zn-Al Layered Double Hydroxide Thin Film Fabricated by the Sputtering Method and Aqueous Solution Treatment", 《COATINGS》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117604455A (zh) * 2023-12-06 2024-02-27 河海大学 一种基于金属元素自供给的镁合金表面镁铝层状双金属氢氧化物膜层的水热制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023045042A1 (zh) 2023-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. Improvement on corrosion resistance of micro-arc oxidized AZ91D magnesium alloy by a pore-sealing coating
CN104528721A (zh) 一种薄片二维纳米碳化钛纳米材料的制备方法
CN104477892B (zh) 一种鳞片状石墨烯的制备方法和使用该方法制备的鳞片状石墨烯器件
Nakamura et al. Formation mechanism of Mg-Al layered double hydroxide-containing magnesium hydroxide films prepared on Ca-added flame-resistant magnesium alloy by steam coating
Zhang et al. In-situ growth of layered double hydroxide films on biomedical magnesium alloy by transforming metal oxyhydroxide
CN105018999B (zh) 铝合金微弧氧化膜原位生长层状双金属氢氧化物的方法
CN104195569B (zh) 一种镁合金微波组件盖板表面复合处理方法
CA3057958A1 (en) A method for the manufacture of reduced graphene oxide from kish graphite
CN113846289A (zh) 基于共溅射中间膜原位转化制备层状双羟基氢氧化物膜的方法
CN109487315B (zh) 结合碳黑薄膜的多孔材料、其应用及其制备方法
CN109082654B (zh) 一种基于纳米晶锌镀层水热反应制备氧化锌纳米线薄膜的方法
CN100497745C (zh) 镁合金表面旋涂法制备均匀耐腐蚀水滑石膜及其制备方法
CN102270695B (zh) 一种单晶硅太阳能电池表面v形槽绒面的制备方法
CN102605324A (zh) 一种多弧离子镀超晶格纳米复合涂层及其制备方法
Lee et al. Large-area sodium titanate nanorods formed on titanium surface via NaOH alkali treatment
CN111606355A (zh) 一种固相反应法制备ws2纳米片的方法
CN102994793A (zh) 一种纳米多孔强化沸腾金属表面结构及其制备方法
CN105502477B (zh) 一种形貌可控的大面积纳米片状锌铝类水滑石的制备方法
CN114284487A (zh) 一种多孔金属氧化物及其制备方法和在钠离子电池中的应用
CN113860341A (zh) 一种高纯片状勃姆石及其制备方法
CN105729317A (zh) 超硬金刚石砂轮的加工工艺
CN110963523A (zh) 纳米多孔铜负载氧化铜纳米片阵列复合材料及其制备方法
CN107620105A (zh) 纳米尺度孔间距阳极氧化铝模板及其制备方法
CN102674384B (zh) 一种类水滑石-高岭土复合材料及其制备方法
CN112267114A (zh) 提高镁合金表面水滑石涂层致密性及耐蚀性的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination