CN101126165B - 一维纳米材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一维纳米材料的制备方法，特别是一维磁性纳米材料简便、高效的制备方法。该方法是在磁场作用下，从溶液或熔液中在电解槽电极上直接电沉积制备出不同相貌比的一维纳米材料。该方法只使用了磁场和电场，过程简洁，无污染，不需其他媒介如模板、种子或前驱物，具有重大的工业应用价值。

Description

一维纳米材料的制备方法
技术背景
本发明涉及一维纳米材料，特别是一维磁性纳米材料的磁场引导电沉积直接制备法，具有简便、高效性。
背景技术
一维纳米材料具有形状各向异性，具有不同于各向同性材料的光学、电学、磁学等性质。尤其是一维纳米磁性材料具有高度的磁各向异性，表现出比二维纳米薄膜更优越的磁学性能。这使一维纳米材料广泛用于电磁、光学、医疗和传感等领域。现今制备一维纳米材料的方法主要有前驱物还原法、种子引导法和模板沉积法等，制备过程较复杂，使其工业化应用受到限制。
磁场是一种无接触、新型的物理场，粒子受到这种物理场的作用会发生取向形成有序结构，从而赋予材料新颖的光、电、磁等特性。文献查阅后，目前尚未发现利用磁场引导电沉积直接制备一维纳米材料的相关报道。
发明内容
本发明的目的，提供一种一维纳米材料简便、高效的制备方法。该制备方法不使用前驱物、引导种子或模板及其他辅助手段与媒介。
实现本发明目的的一种一维纳米材料制备方法，其特征是，所述的制备方法为磁场引导电沉积直接制备法，不需其他媒介和手段如前驱物、引导种子或模板。
本发明的一维纳米材料的制备方法步骤如下：
第1、电极的表面处理，包括除油，除氧化物，抛光；
第2、电解液配制，把用于电解的物质配制成溶液或熔液，电解液中金属离子浓度为0.1～2.0mol/L；
第3、一维纳米材料的电沉积，在磁场作用下，将步骤2配制的电解液，注入电解槽内在电极上直接沉积，制得一维纳米材料。
电沉积条件：以所要制备的一维纳米材料相同的金属做阳极，以惰性材料作阴极，电流密度为0.1～0.2A/cm2，电极间距为10～20mm，磁场强度为500～4000Gs。
本发明中使用的电解的物质是指能在电解槽内发生沉积的物质，如金属盐类，金属络合物；电解液是指电解的物质的水系溶液、非水系溶液和熔液；磁场是指动态磁场与静态磁场；电沉积的电场是指动态电场与静态电场。
本发明方法的优点：
1、利用磁场和电场的共同作用，在电解槽电极的表面直接沉积得到一维纳米材料。
2、制备过程不需前驱物、模板或种子，过程简单，操作方便。
3、通过改变沉积参数，可以控制一维纳米材料的直径和长径比。
4、可以连续、批量生产，无环境污染。
附图说明
图1是实施例1制备的直径为400-1000nm，长径比为5-10的一维纳米铁材料的扫描电镜图。
图2是实施例2制备的直径为40-60nm，长径比为8-10的一维纳米镍材料的扫描电镜图。
图3是实施例3制备的直径为80-110nm，长径比为5-8的一维纳米钴材料的扫描电镜图。
图4是实施例4制备的直径为110-140nm，长径比为50-60的一维纳米铁镍合金材料的扫描电镜图。
图5是实施例5制备的直径为100-120nm，长径比为10-15的一维纳米银材料的扫描电镜图。
图6是实施例6制备的直径为40-70nm，长径比为10-20的一维纳米铜材料的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
一维纳米铁材料的电沉积制备：
用铁板作阳极，惰性材料作阴极，电流密度为0.1A/cm2，Fe2+浓度为1.0mol/L(氯化亚铁)，磁场强度为500Gs，电极间距为10mm时可以制得直径为400-1000nm，长径比为5-10的一维纳米铁材料。
实施例2：
一维纳米镍材料的电沉积制备：
用镍板作阳极，惰性材料作阴极，电流密度为0.2A/cm2，Ni2+浓度均为1.0mol/L(硫酸镍)，磁场强度为1000Gs，电极间距为10mm时可以制得直径为40-60nm，长径比为8-10的一维纳米镍材料。
实施例3：
一维纳米钴材料的电沉积制备：
用钻板作阳极，惰性材料作阴极，电流密度为0.2A/cm2，Co2+浓度为1.0mol/L(氯化钴)，磁场强度为500Gs，电极间距为20mm时可以制得直径为80-110nm，长径比为5-8的一维纳米钴材料。
实施例4：
一维纳米铁镍材料的电沉积制备：
用铁和镍板作阳极，惰性材料作阴极，电流密度为0.1A/cm2，Fe2+与Ni2+浓度均为0.5mol/L(硫酸亚铁和硫酸镍)，磁场强度为3000Gs，电极间距为20mm时可以制得直径为110-140nm，长径比为50-60的一维纳米铁镍材料。
实施例5：
一维纳米银材料的电沉积制备：
用银薄板作阳极，惰性材料作阴极，电流密度为0.1A/cm2，Ag+浓度为1.0mol/L(银铵溶液)，磁场强度为4000Gs，电极间距为20mm时可以制得直径为100-120nm，长径比为10-15的一维纳米银材料。
实施例6
一维纳米铜材料的电沉积制备：
用铜板作阳极，惰性材料作阴极，电流密度为0.2A/cm2，Cu2+浓度为1.0mol/L(硫酸铜)，磁场强度为4000Gs，电极间距为20mm时可以制得直径为40-70nm，长径比为10-20的一维纳米铜材料。

Claims (4)

1.一种一维纳米材料制备方法，电解液电沉积直接制备法，其特征是，沉积过程在磁场作用下进行，不需使用其他前驱物、引导种子或模板，按下述的步骤进行：
第1、电极的表面处理，包括除油，除氧化物，抛光；
第2、电解液配制，把用于电解的物质配制成溶液或熔液，电解液中金属离子浓度为0.1～2.0mol/L，所述的电解的物质是指能在电解槽内发生沉积的物质，所述的用于电解的物质为铁、镍、钴、铁镍合金、银或铜；
第3、一维纳米材料的电沉积，在磁场作用下，将步骤2配制的电解液，注入电解槽内在电极上直接沉积，制得一维纳米材料，电沉积条件：以所要制备的一维纳米材料相同的金属作阳极，以惰性材料作阴极，电极间距为10～20mm，电流密度为0.1～0.2A/cm2，磁场强度为500～4000Gs。
2.如权利要求1所述的一维纳米材料制备方法，其特征是，所述步骤2中的电解液是指电解的物质的水系溶液、非水系溶液和熔液。
3.如权利要求1所述的一维纳米材料制备方法，其特征是，所述步骤3中的磁场是指动态磁场与静态磁场。
4.如权利要求1所述的一维纳米材料制备方法，其特征是，所述步骤3中电沉积的电场是指动态电场与静态电场。
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