[发明专利]贵金属及过渡族金属纳米线及纳米网状材料的制备方法

说明书

一种贵金属及过渡族金属纳米线及纳米网状材料的制备方法,属于纳米材料制备领域。具体制备方法为：首先采用溶体快淬的方法制备Cu‑Zr‑Al‑Ag非晶合金薄带；然后选择合适的腐蚀液进行化学脱合金处理，去除Zr和Al元素，获得纳米多孔铜银复合材料；腐蚀过程结束后将纳米多孔铜银复合材料用蒸馏水和无水乙醇反复清洗，晾干之后通过离子溅射装备将贵金属或过渡族金属原子团簇溅射到纳米多孔铜银复合材料表面，生长出贵金属或过渡族金属纳米线，直径为10‑100nm，这些纳米线继续交错生长形成纳米网状材料。本发明制备方法工艺简便、经济、过程可控，制得的贵金属纳米网显示出良好的表面增强拉曼散射(SERS)等性能，在光学、电学、催化、生物等领域具有广阔的应用前景。

技术领域：

本发明涉及的是贵金属及过渡族金属纳米材料的设计与制备方法，具体而言，先采用溶体快淬的方法制备出Cu-Zr-Al-Ag非晶合金薄带，然后采用化学脱合金将合金中的Cu和Zr进行脱合金处理，得到纳米多孔铜银复合材料，再采用离子溅射装置，将贵金属或过渡族金属原子团簇溅射到纳米多孔铜银复合材料表面，从而制备出贵金属或过渡族金属纳米线或纳米网。

背景技术：

一维纳米材料是指在横向上处于纳米尺度范围(1-100nm),纵向上没有限制的材料。本发明涉及的贵金属或过渡族金属纳米线和纳米网就是属于一维纳米材料，纳米网实际为纳米线生长交错相连而成。由于一维纳米材料的大的比表面积及量子限域效应，其具有独特的电学、热学、机械学以及光学性质。由于其优异的性能，贵金属纳米材料在催化、电子、光学等领域具有重要的应用前景。许多贵金属纳米线，如Pt，Pd，Au，Ag等均表现出很高的催化活性，例如贵金属纳米线在乙醇的催化氧化以及甲酸的催化氧化过程中显示出非常高的活性。因此，贵金属纳米线引起了广泛的关注，迅速成为当今材料科学中最为活跃的研究领域。而过渡族金属纳米材料在催化领域也具有潜在的应用价值，例如镍纳米线对乙醇的电催化氧化表现出很高的电催化活性。

纳米线的合成方法有很多,主要可分为交流电沉积法和化学方法两大类。交流电沉积法主要有单频交流电沉积法和变频交流电沉积法，电沉积法的原理是在微电极之间,施加一个交流电场,使得盐溶液中的粒子产生介电泳力从而沿着特定方向排列,“由下而上”自组装成一维至三维的纳米结构，截止目前，已有不少研究者利用交流电沉积法成功制备出纯金、钯、银及金-银合金纳米线，但是交流电沉积法中的低频成核时间短,对纳米线的形貌有很大的影响,故而其可控性并不强。化学法则主要有模板法、气-液-固(VLS)法、固-液-固(SLS)法、溶剂热法等。；模板法合成一维纳米线是一种非常直接而且简单有效的方法，在合成过程中，模板作为基底框架,溶液中的不同材料会在其内部或周围形成一个与模板形貌相互补的纳米结构，最后将模板处理掉，即得到纳米材料。很多科研工作者利用不同的模板合成了纳米材料，但是合成的纳米线产量受到模板的限制；气-液-固(VLS)法是先将气体反应物加入到含金属催化剂的液滴中,然后经过单晶纳米棒的成核生长,形成纳米线，这种方法合成效率高，但是反应条件要求苛刻；固-液-固(SLS)法是选择一些溶点低的金属(如In、Sn或Bi)作为催化剂,然后通过热分解金属有机物材料就可得到目标产物。此法合成出来的产物基本上都是单晶,其晶须的直径约为10-150nm,长度可达到几个微米；溶剂热法是利用溶剂在超临界点的温度下,固体的溶解性增加,并且固体之间的反应速率加快，将前驱体和其他试剂(例如胺类)适当的比例加入到溶剂中,再将混合溶液置于高压反应釜中,然后在高温高压下发生反应,最终得到纳米线产物。研究者利用此法成功制备了一系列金属纳米线、纳米管、纳米须等，这种方法应用广泛，但是反应需要在高温高压下进行，且存在反应过程不易控制、产物分离工序复杂等不足。因此，目前急需开发一种工艺简单、高效、过程可控的纳米线制备方法，以获得性能优异的贵金属或过渡族金属纳米材料。

发明内容：