專利名稱：一種鎳磷合金納米線的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用氧化鋁納米模板制備鎳磷合金納米絲的方法，屬于納米材料制備的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
模板法合成納米結(jié)構(gòu)陣列是20世紀(jì)90年代中期發(fā)展起來的一種靠自組裝構(gòu)筑納米結(jié)構(gòu)的新技術(shù)。它用孔徑為納米級(jí)的多孔材料作為模板，以一定的方法，使物質(zhì)原子或離子沉積在模板的孔壁上，形成所需的納米結(jié)構(gòu)。它較其他方法具有一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)即可通過改變模板的結(jié)構(gòu)參數(shù)來調(diào)節(jié)所得到的納米結(jié)構(gòu)。多孔陽極氧化鋁為高純鋁在酸性液中經(jīng)電化學(xué)陽極氧化獲得，相對(duì)于其他膜具有能經(jīng)受高溫、穩(wěn)定、絕緣性好、孔洞分布均勻、孔密度高等優(yōu)點(diǎn)，并且可根據(jù)具體要求制定相應(yīng)工藝進(jìn)行定量控制，已成為制備納米線最有效而常采用的模板之一。
為能在微觀尺度下研究各種金屬、金屬合金的性質(zhì)，通常需制備金屬納米線、金屬合金納米線，而目前除了用電沉積方法制備的鎳納米線外，尚未制備出鎳磷合金的納米線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于制備出鎳磷合金的納米線，使我們可以在微觀尺度研究鎳磷合金的性質(zhì)。
由于鎳磷合金化學(xué)沉積是一種化學(xué)鍍工藝。其所制備的鎳磷合金鍍層具有優(yōu)良的耐腐性和耐磨性且鍍層致密、均勻，且工藝成熟簡單，成本低廉。因而本發(fā)明將此工藝與模板法合成納米線技術(shù)結(jié)合起來制備出致密的鎳磷合金納米線。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的的技術(shù)方案為以干凈、干燥的10-40μm厚已去鋁基的氧化鋁膜為模板，將氧化鋁模板浸入0.01-0.04mol/L的氯化亞錫溶液進(jìn)行充分敏化處理，再將氧化鋁模板浸入濃度為0.0005-0.002mol/L的氯化鈀溶液進(jìn)行充分活化處理，最后將處理過的氧化鋁模板放入硫酸鎳、次亞磷酸鈉、檸檬酸三鈉和硫脲混合而成的反應(yīng)液中靜置，充分反應(yīng)后取出模板，模板中即已形成鎳磷合金納米線，將模板清洗干凈后放入0.3-1.0mol/L氫氧化鈉溶液中溶去模板，溶液中的黑色沉積物即為鎳磷合金納米線。
其中所用反應(yīng)液pH值應(yīng)用0.005-0.02mol/L稀硫酸、稀氫氧化鈉調(diào)節(jié)到5.5-6.5之間，反應(yīng)液中各成分的濃度為硫酸鎳為20-30g/L、次亞磷酸鈉20-30g/L、檸檬酸三鈉10-20g/L、硫脲0.8-1.2mg/L。可反應(yīng)液的溫度加熱到40-80℃并恒溫，然后將處理后的氧化鋁模板放入反應(yīng)液中靜置，時(shí)間為10-30分鐘。
而且，在用氫氧化鈉溶液溶去模板的過程中可適當(dāng)加熱，加熱溫度不超過40℃。用氯化亞錫溶液對(duì)氧化鋁模板進(jìn)行敏化處理的時(shí)間一般為5-15分鐘為宜。用氯化鈀溶液對(duì)氧化鋁模板進(jìn)行活化處理的時(shí)間一般為5-10分鐘為宜。
本發(fā)明提供的這種使用多孔氧化鋁模板制備鎳磷合金納米絲的方法，是用化學(xué)沉積法在氧化鋁模板的有序孔洞中沉積鎳磷合金，受孔洞尺寸的影響得到整齊、有序的納米絲。該方法通過氯化亞錫敏化和氯化鈀活化兩個(gè)步驟，在氧化鋁模板的孔洞中沉積微量的鈀，以此作為引發(fā)鎳磷合金沉積的催化劑，而沉積產(chǎn)物中的鎳又作為催化劑引發(fā)自催化過程，從而在氧化鋁的各個(gè)有序孔洞內(nèi)不斷沉積鎳磷合金直至將孔洞填充滿，所沉積合金致密均勻，從而在模板的孔洞內(nèi)形成和孔洞尺寸一致的鎳磷合金納米線。
又因本發(fā)明為無電化學(xué)沉積所以操作方便、制作成本低，而且制備出的鎳磷合金納米線致密均勻，方便研究其微觀尺度各種物理性質(zhì)，尤其在力學(xué)和磁學(xué)領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明制備的鎳磷合金納米線的掃描電鏡(SEM)2為本發(fā)明制備的鎳磷合金納米線的透射電鏡(TEM)圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明制備鎳磷合金納米線的方法是在室溫的環(huán)境溫度下按如下步驟操作步驟一將一厚度為10-40μm氧化鋁模板經(jīng)過清洗并干燥后浸入0.01-0.04mol/L氯化亞錫溶液進(jìn)行敏化處理5-15分鐘，取出并用去離子水漂洗。考慮到操作的方便性，氧化鋁模板的大小以長寬在1-3cm為宜。
步驟二再將氧化鋁模板浸入0.0005-0.002mol/L氯化鈀溶液進(jìn)行活化處理5-10分鐘，取出并用去離子水漂洗。
步驟三配制成分為20-30g/L硫酸鎳、20-30g/L次亞磷酸鈉、10-20g/L檸檬酸三鈉、0.8-1.2mg/L硫脲的反應(yīng)液，用濃度為0.005-0.02mol/L的稀硫酸、稀氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值到5.5-6.5之間。
步驟四使反應(yīng)液恒溫在40-80℃，將處理后的氧化鋁模板放入反應(yīng)液中靜置10-30分鐘進(jìn)行鎳磷合金的沉積。
步驟五取出模板，清洗干凈后放入氫氧化鈉溶液中溶去模板。溶液中的黑色沉積物即為鎳磷合金納米線，清洗后干燥保存。
下面提供具體實(shí)施例如下實(shí)施例一在環(huán)境溫度為20攝氏度，按如下步驟操作(1)將一厚度為20μm的氧化鋁模板(模板長2.0cm寬1.5cm)經(jīng)過清洗并干燥后浸入0.01mol/L氯化亞錫溶液進(jìn)行敏化處理10分鐘，取出并漂洗。
(2)再將氧化鋁模板浸入0.001mol/L氯化鈀溶液進(jìn)行活化處理8分鐘，取出并漂洗。
(3)配制成分為20g/L硫酸鎳、20g/L次亞磷酸鈉、10g/L檸檬酸三鈉和1mg/L硫脲的反應(yīng)液。
(4)用0.01mol/L稀硫酸和0.01mol/L稀氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值到5.5-6.5之間。
(5)加熱反應(yīng)液到40℃并恒溫，將處理后的氧化鋁模板放入反應(yīng)液中靜置25分鐘進(jìn)行鎳磷合金的沉積。
(6)取出模板，清洗干凈后放入濃度0.5mol/L的氫氧化鈉溶液中溶去模板。溶液中的黑色沉積物即為鎳磷合金納米線，清洗后干燥保存。
對(duì)實(shí)施例一制得的成品進(jìn)行分析，如圖2，圖中黑線為兩條并排的鎳磷合金納米線。
實(shí)施例二在環(huán)境溫度為20攝氏度，按如下步驟操作(1)將一厚度為20μm的氧化鋁模板(模板長2.0cm寬1.5cm)經(jīng)過清洗并干燥后浸入0.03mol/L氯化亞錫溶液進(jìn)行敏化處理5分鐘，取出并漂洗。
(2)再將氧化鋁模板浸入0.002mol/L氯化鈀溶液進(jìn)行活化處理5分鐘，取出并漂洗。
(3)配制成分為30g/L硫酸鎳、30g/L次亞磷酸鈉、20g/L檸檬酸三鈉和1mg/L硫脲的反應(yīng)液。
(4)用0.01mol/L稀硫酸和0.01mol/L稀氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值到5.5-6.5之間。
(5)加熱反應(yīng)液到50℃并恒溫，將處理后的氧化鋁模板放入反應(yīng)液中靜置10分鐘進(jìn)行鎳磷合金的沉積。
(6)取出模板，清洗干凈后放入濃度0.5mol/L的氫氧化鈉溶液中溶去模板。溶液中的黑色沉積物即為鎳磷合金納米線，清洗后干燥保存。
對(duì)實(shí)施例二制得的成品進(jìn)行分析，如圖1，可以看到制得的致密的鎳磷合金納米線陣列。
實(shí)施例三在環(huán)境溫度為20攝氏度，按如下步驟操作(1)將一厚度為20μm的氧化鋁模板(模板長2.0cm寬1.5cm)經(jīng)過清洗并干燥后浸入0.03mol/L氯化亞錫溶液進(jìn)行敏化處理5分鐘，取出并漂洗。
(2)再將氧化鋁模板浸入0.001mol/L氯化鈀溶液進(jìn)行活化處理8分鐘，取出并漂洗。
(3)配制成分為30g/L硫酸鎳、20g/L次亞磷酸鈉、15g/L檸檬酸三鈉和1mg/L硫脲的反應(yīng)液。
(4)用0.01mol/L稀硫酸和0.01mol/L稀氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值到5.5-6.5之間。
(5)加熱反應(yīng)液到40℃并恒溫，將處理后的氧化鋁模板放入反應(yīng)液中靜置15分鐘進(jìn)行鎳磷合金的沉積。
(6)取出模板，清洗干凈后放入濃度0.5mol/L的氫氧化鈉溶液中溶去模板，溶去模板時(shí)可稍微加熱，加熱溫度不超過40℃。溶液中的黑色沉積物即為鎳磷合金納米線，清洗后干燥保存。
對(duì)實(shí)施例三制得的成品進(jìn)行觀測(cè)，確實(shí)得到致密的鎳磷合金納米線陣列。
權(quán)利要求
1.種鎳磷合金納米線的制備方法，其特征在于該方法以10-40μm厚已去鋁基的氧化鋁膜為模板，將氧化鋁模板浸入0.01-0.04mol/L的氯化亞錫溶液進(jìn)行敏化處理，敏化充分后再將氧化鋁模板浸入濃度為0.0005-0.002mol/L的氯化鈀溶液進(jìn)行活化處理，最后將處理過的氧化鋁模板放入硫酸鎳、次亞磷酸鈉、檸檬酸三鈉和硫脲混合而成的反應(yīng)液中靜置，反應(yīng)液中各成分的濃度為硫酸鎳為20-30g/L、次亞磷酸鈉為20-30g/L、檸檬酸三鈉為10-20g/L、硫脲為0.8-1.2mg/L，且反應(yīng)液的pH值應(yīng)被調(diào)節(jié)到5.5-6.5之間，充分反應(yīng)后取出模板，清洗干凈即可得到附于模板上的鎳磷合金納米線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳磷合金納米線的制備方法，其特征在于完成反應(yīng)取出模板并清洗干凈后，放入濃度為0.3-1.0mol/L的氫氧化鈉溶液中溶去模板，溶液中的黑色沉積物即為鎳磷合金納米線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳磷合金納米線的制備方法，其特征在于將反應(yīng)液的溫度加熱到40-80℃并恒溫后，將處理后的氧化鋁模板放入反應(yīng)液中靜置的時(shí)間為10-30分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鎳磷合金納米線的制備方法，其特征在于用0.005-0.02mol/L稀硫酸、稀氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳磷合金納米線的制備方法，其特征在于在用氫氧化鈉溶液溶去模板的過程中可適當(dāng)加熱，加熱溫度不超過40℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳磷合金納米線的制備方法，其特征在于用氯化亞錫溶液對(duì)氧化鋁模板進(jìn)行敏化處理的時(shí)間為5-15分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳磷合金納米線的制備方法，其特征在于用氯化鈀溶液對(duì)氧化鋁模板進(jìn)行活化處理的時(shí)間為5-10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎳磷合金納米線的制備方法。該方法采用無電化學(xué)沉積，其主要步驟是將氧化鋁模板分別經(jīng)過氯化亞錫溶液敏化和氯化鈀溶液活化兩個(gè)步驟，再放入含有次亞磷酸鈉和硫酸鎳的反應(yīng)液中，從而獲得大面積整齊有序的鎳磷合金納米線。因該方法是無電化學(xué)沉積，所以操作方便、制作成本低，而且制備出的納米線致密均勻方便研究其微觀尺度各種物理性質(zhì)，尤其在力學(xué)和磁學(xué)領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B22F9/30GK1806976SQ20051001950
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月28日
發(fā)明者鄒憲武, 劉懌凡 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)