專利名稱：銀-鉍超晶格納米線陣列及其制備方法和用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米線陣列及制備方法和用途，尤其是一種銀-鉍超晶格納米線陣列及其制備方法和用途。
背景技術：
1970年美國IBM實驗室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念，即人為地使制備的材料的結構呈周期性地變化，當調(diào)制的周期比材料的晶格常數(shù)大幾倍或更長時，就稱為超晶格。將超晶格的定義引申到一維納米材料的結構中就出現(xiàn)了一維超晶格納米線，它通常是指兩種材料周期性交替排列形成的一維周期性納米結構。對于納米材料的熔化來說，目前，人們已在理論上研究了納米顆粒和納米線依賴于尺寸的熔化特性，而在實驗上對于金屬納米材料熔化方面的研究也多以納米顆粒為對象，其緣由主要是難以得到尺寸精確可控并且可以用于熔化測試的金屬納米樣品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題為克服現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種可用于熔化測試的銀-鉍超晶格納米線陣列。本發(fā)明要解決的另一個技術問題為提供一種上述銀-鉍超晶格納米線陣列的制
備方法。本發(fā)明要解決的還有一個技術問題為提供一種上述銀-鉍超晶格納米線陣列的用途。

為解決本發(fā)明的技術問題，所采用的技術方案為:銀-鉍超晶格納米線陣列包括氧化鋁模板，特別是，所述氧化鋁模板的一面覆有金膜，所述一面覆有金膜的氧化鋁模板的孔中置有銀納米線與鉍納米線連接成的一維超晶格納米線組成的陣列；所述金膜的厚度為200 400nm ；所述連接成一維超晶格納米線的銀納米線的線直徑為55 65nm、線長為100 200nm,秘納米線的線直徑為55 65nm、線長為65nm 2 y m。作為銀-鉍超晶格納米線陣列的進一步改進，所述的連接成一維超晶格納米線的銀納米線與鉍納米線為交替連接。為解決本發(fā)明的另一個技術問題，所采用的另一個技術方案為:上述銀-鉍超晶格納米線陣列的制備方法包括二次陽極氧化法，特別是完成步驟如下:步驟1，先使用二次陽極氧化法得到孔直徑為55 65nm的通孔氧化鋁模板，再于通孔氧化鋁模板的一面鍍金膜；步驟2，先將一面鍍有金膜的氧化鋁模板置于銀電解液中，于直流電壓為0.4
0.6V下電沉積25 35s，再將其置于鉍電解液中，于直流電壓為0.9 1.3V下電沉積45 600s,制得銀_秘超晶格納米線陣列。
作為銀-鉍超晶格納米線陣列的制備方法的進一步改進，所述的通孔氧化鋁模板的制作為，先將鋁片置于溫度為0 3V濃度為0.2 0.4mol/L的草酸溶液中，于38 42V的直流電壓下陽極氧化至少6h，再將其置于58 62°C下的磷鉻酸混合溶液中浸泡至少9h，接著，將其再次于同樣的工藝條件下進行第二次陽極氧化至少18h后，先用氯化銅或氯化錫溶液去除背面未氧化的鋁，再用溫度為38 42°C濃度為4 6wt%的磷酸溶液進行通孔和擴孔；所述的在將鋁片進行陽極氧化之前，先將其依次置于丙酮和乙醇中超聲清洗30min，再將其置于真空度為10_5Pa、溫度為500°C下退火5h ;所述的銀電解液為濃度為0.06mol/L的硝酸銀水溶液，其pH值用濃度為0.lmol/L的硝酸溶液調(diào)節(jié)至1.5 ;所述的鉍電解液為濃度為0.04mol/L的氯化鉍溶液、0.lmol/L的酒石酸溶液、0.2mol/L的檸檬酸溶液、0.88mol/L的丙三醇溶液和0.lmol/L的檸檬酸鈉溶液的混合液，其pH值用濃度為
0.lmol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)至2.0 ;所述的將一面鍍有金膜的氧化鋁模板置于銀電解液或鉍電解液中進行電沉積后，將其置于去離子水中浸泡清洗至少Imin ;所述的將一面鍍有金膜的氧化鋁模板依次分別置于銀電解液和鉍電解液中進行電沉積的循環(huán)次數(shù)為兩次以上。為解決本發(fā)明的還有一個技術問題，所采用的還有一個技術方案為:上述銀-鉍超晶格納米線陣列的用途為:將銀-鉍超晶格納米線陣列用于測試鉍納米線的長徑比與其熔化特性之間的關系。相對于現(xiàn)有技術的有益效果是，其一，對制得的目標產(chǎn)物分別使用掃描電鏡、透射電鏡和其附帶的能譜測試儀進行表征，由其結果可知，目標產(chǎn)物為一面覆有膜狀物的模板的孔中置有兩種納米線交替串接成的納米線組成的陣列；其中，膜狀物為厚度為200 400nm的金膜，模板為氧化鋁模板，兩種納米線分別為銀納米線和鉍納米線，銀納米線的線直徑為55 65nm、線長為100 200nm,秘納米線的線直徑為55 65nm、線長為65nm 2 u m。這種一面覆有金膜的氧化鋁模板的孔中置有銀納米線與鉍納米線連接成的一維超晶格納米線組成的陣列，不 僅利用了銀和鉍不互溶的特性而將銀作為一維超晶格納米線中分隔鉍的中間介質，以銀納米線的形式串接于兩根鉍納米線之間，從而因其的隔離作用而避免了鉍納米線熔化后發(fā)生的凝聚，使鉍納米線的尺寸依賴的熔化特性的測試得以進行；還由于模板的存在而有效地分隔了各一維超晶格納米線，進而杜絕了熔化測試時一維超晶格納米線之間相互的影響，并可使溶化測試信號因由一維超晶格納米線組成的陣列而得到極大的增強。其二，制備方法科學、有效，既制得了位于氧化鋁模板孔中的由銀納米線與鉍納米線連接成的一維超晶格納米線組成的陣列，又可對構成一維超晶格納米線的銀納米線與鉍納米線的尺寸進行精確地控制，且各段納米線的長度均相同和純度均非常的高，還便于將其用于測試鉍納米線的長徑比與其熔化特性之間的關系，更可將其推廣應用于制備其它超晶格納米線，以實現(xiàn)用于測試與尺寸相關的其他特性之目的，如光學特性、電學特性等，將會有很大的適用前景。作為有益效果的進一步體現(xiàn)，一是連接成一維超晶格納米線的銀納米線與鉍納米線優(yōu)選為交替連接，利于對其進行重復性的長徑比與熔化特性之間關系的測試。二是通孔氧化鋁模板的制作優(yōu)選為，先將鋁片置于溫度為0 3°C濃度為0.2 0.4mol/L的草酸溶液中，于38 42V的直流電壓下陽極氧化至少6h，再將其置于58 62°C下的磷鉻酸混合溶液中浸泡至少9h，接著，將其再次于同樣的工藝條件下進行第二次陽極氧化至少18h后，先用氯化銅或氯化錫溶液去除背面未氧化的鋁，再用溫度為38 42°C濃度為4 6wt%的磷酸溶液進行通孔和擴孔，易于得到所需孔直徑的通孔氧化鋁模板。三是優(yōu)選在將鋁片進行陽極氧化之前，先將其依次置于丙酮和乙醇中超聲清洗30min，再將其置于真空度為10_5Pa、溫度為500°C下退火5h，利于獲得較高品質的氧化鋁模板。四是銀電解液優(yōu)選為濃度為0.06mol/L的硝酸銀水溶液，其pH值用濃度為0.lmol/L的硝酸溶液調(diào)節(jié)至1.5，鉍電解液優(yōu)選為濃度為0.04mol/L的氯化鉍溶液、0.lmol/L的酒石酸溶液、0.2mol/L的檸檬酸溶液、0.88mol/L的丙三醇溶液和0.lmol/L的檸檬酸鈉溶液的混合液，其pH值用濃度為
0.lmol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)至2.0，均便于銀納米線和鉍納米線電沉積的有效進行。五是優(yōu)選將一面鍍有金膜的氧化鋁模板置于銀電解液或鉍電解液中進行電沉積后，將其置于去離子水中浸泡清洗至少lmin，確保了獲得的銀納米線和鉍納米線的純度。六是優(yōu)選將一面鍍有金膜的氧化鋁模板依次分別置于銀電解液和鉍電解液中進行電沉積的循環(huán)次數(shù)為兩次以上，為獲得銀納米線和鉍納米線交替串接兩次以上的目標產(chǎn)物奠定了基礎。


下面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進一步詳細的描述。圖1是對制得的目標產(chǎn)物的剖面使用掃描電鏡(SEM)進行表征的結果之一。SEM圖像表明目標產(chǎn)物為置于模板的孔中的納米線陣列。圖2是對制得的目標產(chǎn)物中的納米線使用透射電鏡(TEM)和其附帶的能譜(EDS)測試儀進行元素面掃描表征的結果之一。其中，圖2a為納米線的TEM圖像，圖2b和圖2c為圖2a所示納米線的EDS譜圖；TEM圖像顯示出納米線由兩種不同的材料串接構成，EDS譜圖證實了兩種 不同的材料分別為銀和鉍。
具體實施例方式首先從市場購得或用常規(guī)方法制得:孔直徑為55 65nm的通孔氧化鋁模板，并于該通孔氧化鋁模板的一面鍍厚度為200 400nm的金膜；其中，通孔氧化鋁模板的制作為，在將鋁片進行陽極氧化之前，先將其依次置于丙酮和乙醇中超聲清洗30min，再將其置于真空度為10_5Pa、溫度為500°C下退火5h。之后，先將鋁片置于溫度為0 3°C濃度為0.2 0.4mol/L的草酸溶液中，于38 42V的直流電壓下陽極氧化至少6h，再將其置于58 62°C下的磷鉻酸混合溶液中浸泡至少9h，接著，將其再次于同樣的工藝條件下進行第二次陽極氧化至少18h后，先用氯化銅或氯化錫溶液去除背面未氧化的鋁，再用溫度為38 42°C濃度為4 6wt%的磷酸溶液進行通孔和擴孔。鍍金膜為使用離子濺射技術，或電子束蒸發(fā)技術，或真空蒸發(fā)技術；現(xiàn)選擇使用離子派射技術。銀電解液為濃度為0.06mol/L的硝酸銀水溶液，其pH值用濃度為0.lmol/L的硝酸溶液調(diào)節(jié)至1.5。鉍電解液為濃度為0.04mol/L的氯化鉍溶液、0.lmol/L的酒石酸溶液、0.2mol/L的檸檬酸溶液、0.88mol/L的丙三醇溶液和0.lmol/L的檸檬酸鈉溶液的混合液，其pH值用濃度為0.lmol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)至2.0。接著，實施例1制備的具體步驟為:步驟1，先使用二次陽極氧化法得到孔直徑為55nm的通孔氧化鋁模板，再于通孔氧化鋁模板的一面鍍金膜。步驟2，先將一面鍍有金膜的氧化鋁模板置于銀電解液中，于直流電壓為0.4V下電沉積35s后，將其置于去離子水中浸泡清洗lmin。再將其置于鉍電解液中，于直流電壓為
0.9V下電沉積600s后，將其置于去離子水中浸泡清洗lmin。重復上述將一面鍍有金膜的氧化鋁模板依次分別置于銀電解液和鉍電解液中進行電沉積，以及置于去離子水中浸泡清洗的循環(huán)次數(shù)為2次，制得近似于圖1和圖2所示的銀-鉍超晶格納米線陣列。實施例2制備的具體步驟為:步驟1，先使用二次陽極氧化法得到孔直徑為58nm的通孔氧化鋁模板，再于通孔氧化鋁模板的一面鍍金膜。步驟2，先將一面鍍有金膜的氧化鋁模板置于銀電解液中，于直流電壓為0.45V下電沉積33s后，將其置于去離子水中浸泡清洗2min。再將其置于鉍電解液中，于直流電壓為
1.0V下電沉積460s后，將其置于去離子水中浸泡清洗2min。重復上述將一面鍍有金膜的氧化鋁模板依次分別置于銀 電解液和鉍電解液中進行電沉積，以及置于去離子水中浸泡清洗的循環(huán)次數(shù)為4次，制得近似于圖1和圖2所示的銀-鉍超晶格納米線陣列。實施例3制備的具體步驟為:步驟1，先使用二次陽極氧化法得到孔直徑為60nm的通孔氧化鋁模板，再于通孔氧化鋁模板的一面鍍金膜。步驟2，先將一面鍍有金膜的氧化鋁模板置于銀電解液中，于直流電壓為0.5V下電沉積30s后，將其置于去離子水中浸泡清洗3min。再將其置于鉍電解液中，于直流電壓為
1.1V下電沉積320s后，將其置于去離子水中浸泡清洗3min。重復上述將一面鍍有金膜的氧化鋁模板依次分別置于銀電解液和鉍電解液中進行電沉積，以及置于去離子水中浸泡清洗的循環(huán)次數(shù)為6次，制得如圖1和圖2所示的銀-鉍超晶格納米線陣列。實施例4制備的具體步驟為:步驟1，先使用二次陽極氧化法得到孔直徑為63nm的通孔氧化鋁模板，再于通孔氧化鋁模板的一面鍍金膜。步驟2，先將一面鍍有金膜的氧化鋁模板置于銀電解液中，于直流電壓為0.55V下電沉積28s后，將其置于去離子水中浸泡清洗4min。再將其置于鉍電解液中，于直流電壓為
1.2V下電沉積185s后，將其置于去離子水中浸泡清洗4min。重復上述將一面鍍有金膜的氧化鋁模板依次分別置于銀電解液和鉍電解液中進行電沉積，以及置于去離子水中浸泡清洗的循環(huán)次數(shù)為8次，制得近似于圖1和圖2所示的銀-鉍超晶格納米線陣列。實施例5
制備的具體步驟為:步驟1，先使用二次陽極氧化法得到孔直徑為65nm的通孔氧化鋁模板，再于通孔氧化鋁模板的一面鍍金膜。步驟2，先將一面鍍有金膜的氧化鋁模板置于銀電解液中，于直流電壓為0.6V下電沉積25s后，將其置于去離子水中浸泡清洗5min。再將其置于鉍電解液中，于直流電壓為
1.3V下電沉積45s后，將其置于去離子水中浸泡清洗5min。重復上述將一面鍍有金膜的氧化鋁模板依次分別置于銀電解液和鉍電解液中進行電沉積，以及置于去離子水中浸泡清洗的循環(huán)次數(shù)為10次，制得近似于圖1和圖2所示的銀-鉍超晶格納米線陣列。銀-鉍超晶格納米線陣列的用途為，將銀-鉍超晶格納米線陣列用于測試鉍納米線的長徑比與其熔化特性之間的關
系。 顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明的銀-鉍超晶格納米線陣列及其制備方法和用途進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
1.一種銀-鉍超晶格納米線陣列，包括氧化鋁模板，其特征在于: 所述氧化鋁模板的一面覆有金膜，所述一面覆有金膜的氧化鋁模板的孔中置有銀納米線與鉍納米線連接成的一維超晶格納米線組成的陣列； 所述金膜的厚度為200 400nm ； 所述連接成一維超晶格納米線的銀納米線的線直徑為55 65nm、線長為100 200nm,秘納米線的線直徑為55 65nm、線長為65nm 2 y m。
2.根據(jù)權利要求1所述的銀-鉍超晶格納米線陣列，其特征是連接成一維超晶格納米線的銀納米線與鉍納米線為交替連接。
3.一種權利要求1所述銀-鉍超 晶格納米線陣列的制備方法，包括二次陽極氧化法，其特征在于完成步驟如下: 步驟1，先使用二次陽極氧化法得到孔直徑為55 65nm的通孔氧化鋁模板，再于通孔氧化鋁模板的一面鍍金膜； 步驟2，先將一面鍍有金膜的氧化鋁模板置于銀電解液中，于直流電壓為0.4 0.6V下電沉積25 35s,再將其置于秘電解液中，于直流電壓為0.9 1.3V下電沉積45 600s,制得銀-鉍超晶格納米線陣列。
4.根據(jù)權利要求3所述的銀-鉍超晶格納米線陣列的制備方法，其特征是通孔氧化鋁模板的制作為，先將鋁片置于溫度為0 3V濃度為0.2 0.4mol/L的草酸溶液中，于38 42V的直流電壓下陽極氧化至少6h，再將其置于58 62°C下的磷鉻酸混合溶液中浸泡至少9h，接著，將其再次于同樣的工藝條件下進行第二次陽極氧化至少18h后，先用氯化銅或氯化錫溶液去除背面未氧化的鋁，再用溫度為38 42°C濃度為4 6wt%的磷酸溶液進行通孔和擴孔。
5.根據(jù)權利要求4所述的銀-鉍超晶格納米線陣列的制備方法，其特征是在將鋁片進行陽極氧化之前，先將其依次置于丙酮和乙醇中超聲清洗30min，再將其置于真空度為I(T5Pa、溫度為500°C下退火5h。
6.根據(jù)權利要求3所述的銀-鉍超晶格納米線陣列的制備方法，其特征是銀電解液為濃度為0.06mol/L的硝酸銀水溶液，其pH值用濃度為0.lmol/L的硝酸溶液調(diào)節(jié)至1.5。
7.根據(jù)權利要求3所述的銀-鉍超晶格納米線陣列的制備方法，其特征是鉍電解液為濃度為0.04mol/L的氯化鉍溶液、0.lmol/L的酒石酸溶液、0.2mol/L的檸檬酸溶液、0.88mol/L的丙三醇溶液和0.lmol/L的檸檬酸鈉溶液的混合液，其pH值用濃度為0.1mol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)至2.0。
8.根據(jù)權利要求3所述的銀-鉍超晶格納米線陣列的制備方法，其特征是將一面鍍有金膜的氧化鋁模板置于銀電解液或鉍電解液中進行電沉積后，將其置于去離子水中浸泡清洗至少lmin。
9.根據(jù)權利要求3所述的銀-鉍超晶格納米線陣列的制備方法，其特征是將一面鍍有金膜的氧化鋁模板依次分別置于銀電解液和鉍電解液中進行電沉積的循環(huán)次數(shù)為兩次以上。
10.一種權利要求1所述銀-鉍超晶格納米線陣列的用途，其特征在于: 將銀-鉍超晶格納米線陣列用于測試鉍納米線的長徑比與其熔化特性之間的關系。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銀-鉍超晶格納米線陣列及其制備方法和用途。陣列為一面覆有金膜的氧化鋁模板的孔中置有銀納米線與鉍納米線交替連接成的一維超晶格納米線組成的陣列，其中，金膜的厚度為200～400nm，銀納米線的線直徑為55～65nm、線長為100～200nm，鉍納米線的線直徑為55～65nm、線長為65nm～2μm；方法為先使用二次陽極氧化法得到孔直徑為55～65nm的通孔氧化鋁模板，再于通孔氧化鋁模板的一面鍍金膜，接著，先將一面鍍有金膜的氧化鋁模板置于銀電解液中，于直流電壓為0.4～0.6V下電沉積25～35s，再將其置于鉍電解液中，于直流電壓為0.9～1.3V下電沉積45～600s，制得銀-鉍超晶格納米線陣列。它可用于測試鉍納米線的長徑比與其熔化特性之間的關系。
文檔編號C25D3/54GK103088388SQ201310013380
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權日2013年1月15日
發(fā)明者游巧, 費廣濤, 許少輝 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院