[发明专利]一种同轴纳米电缆的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同轴多层纳米线的制备方法，尤其涉及一种由多相合金分别构成核壳结构的同轴纳米线的制备方法。

背景技术

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元而构成的材料。这类材料由于尺寸效应、表面效应、量子隧道效应，在光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面等性质上与传统材料相比表现出的显著不同。

同轴纳米电缆作为纳米材料科学领域的一个分支，近年来逐渐发展成为该领域的研究热点。因其独特的核壳结构，可以实现金属/半导体、金属/氧化物、金属/聚合物、氧化物/聚合物等多种功能材料的复合。与单一材料相比，同轴纳米电缆复合材料具有更加丰富的物理、化学性质，因而在高密度磁存储、微传感器、微机械系统、微电磁干扰屏蔽等领域具有广泛的应用前景。

到目前为止，同轴纳米电缆材料的制备一般通过采用模板法、溶胶-凝胶法、激光烧蚀法、原子层沉积法、化学气相沉积法等多个工艺步骤将多种不同的材料复合组装，这些方法往往工艺流程复杂、设备条件苛刻、价格昂贵。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、制造成本较低的多相合金同轴纳米电缆的制备方法。

本发明提供一种多相合金同轴纳米电缆的制备方法，包括：

1）提供具有多个孔道的模板，在所述模板的一面沉积电极层覆盖所述多个孔道，用于电化学沉积；

2）配制电解液，该电解液中含有能够电化学沉积出至少两种金属的成分；

3）将所述模板放置在电化学沉积装置中的电解液中进行电化学沉积，并在沉积过程中对电解液进行处理，使模板的孔道中产生传质速度不同的电解液环境。

根据本发明提供的方法，其中步骤3）中对电解液的处理方式为超声处理、对电解液进行机械搅拌或者通过脉冲电位进行电化学沉积。

根据本发明提供的方法，其中所述模板的材料为阳极氧化有序薄膜材料。

根据本发明提供的方法，其中所述模板为柔性透明多孔有机高分子模板。

根据本发明提供的方法，其中所述模板为多孔聚碳酸脂膜、多孔聚酯膜、多孔聚甲基丙烯酸甲酯膜或多孔聚苯乙烯膜。

根据本发明提供的方法，其中所述模板的所述孔道的平均孔径为10纳米至8微米。

根据本发明提供的方法，其中所述模板的厚度为100纳米至1000微米。

根据本发明提供的方法，其中所述多相合金同轴纳米电缆中的两个或多个合金元素的电化学平衡电位存在差异。

根据本发明提供的方法，其中所述电解液中具有用于调节两个或多个合金元素的沉积电位的络合剂。

根据本发明提供的方法，其中所述多相合金同轴纳米电缆的合金体系包括：稀土-过渡族合金。

利用本发明提供的方法，通过选择不同的合金体系，可以实现多种合金材料同轴纳米电缆的制备，适用于多种合金体系。另外，本发明在溶液环境中制备同轴纳米电缆材料，具有工艺简单、易于控制、成本较低等优点。此多相合金同轴纳米电缆作为功能材料，可能在高密度磁存储、微传感器、微机械系统等领域广泛应用。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为多孔模板的结构示意图；

图2为根据本发明的方法的流程示意图；

图3为多孔氧化铝模板的扫描电镜照片；

图4为电化学沉积装置的示意图；

图5为实施例1提供的方法得到的同轴纳米电缆的透射电镜元素分析线扫描结果。

具体实施方式

本发明提供了一种采用已经被广泛应用于纳米管/纳米线材料制备的多孔模板（其结构示意图如图1所示）制备多相合金同轴纳米电缆的方法。下面通过具体实施例描述本发明的几种实施方式。

实施例1

本实施例提供一种同轴纳米电缆的制备方法，该方法的流程如图2所示，包括：

a）提供具有多个孔道11的多孔氧化铝模板1（其扫描电镜照片如图3所示），平均孔径为200nm左右，在多孔氧化铝模板的一面通过磁控溅射方法生长一层金作为电化学沉积的电极2，厚度为300nm；

b）配制电解液，所述电解液的成分为：NiSO₄·7H₂O 15g/L；LaCl₃ 20g/L；NH₄Cl 10g/L；H₃BO₃ 20g/L，并向该电解液中加入适量HCl调节电解液的PH值约为2；