利用電沉積制備樹枝狀銀納米晶涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]的方法，主要用于固相微萃取技術(shù)中萃取頭的涂層，屬于納米材料領(lǐng)域和環(huán)境分析材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]固相微萃取技術(shù)(Solid Phase Microextract1n，SPME)是一種新型無需溶劑、操作簡單、省時(shí)省力的分析技術(shù)，廣泛得到分析家的青睞。萃取頭是SPME的核心，而萃取頭的涂層與萃取頭的性能有著密切的關(guān)系，涂層的性質(zhì)決定了分析方法的靈敏度、萃取的選擇性及測(cè)定的重復(fù)性。但是當(dāng)前的固相微萃取涂層存在著價(jià)格高、種類少、壽命短、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。因此，發(fā)展高效廉價(jià)的涂層材料具有非常重要的意義與應(yīng)用價(jià)值。其中貴金屬納米材料更是由于其具有穩(wěn)定的性能以及特殊的物理化學(xué)性質(zhì)有著很好的發(fā)展前景。
[0003]隨著人們對(duì)貴金屬納米材料的研究，已經(jīng)有很多形狀和尺寸的貴金屬納米材料合成成功并且得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于納米金屬材料來說，由于其顆粒處于分散狀態(tài)，所以在一定程度上提高了其表面積，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)中的催化反應(yīng)來說，具有重要的研究意義。和一般的納米材料相比，枝狀結(jié)構(gòu)的納米金屬材料都具有高密度的角、邊以及階梯原子，所以具有比較高的比活度和比表面積，同時(shí)也擴(kuò)展了枝狀貴金屬納米材料的利用前景，在催化劑、SERS和光致發(fā)光等方面都有潛在的應(yīng)用。
[0004]銀納米晶具有獨(dú)特的性能，在催化劑、導(dǎo)電材料、傳感器和抗菌劑等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，其合成法主要有化學(xué)還原法、超聲波法、電化學(xué)還原法以及光還原法等。這些方法都有其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并不是所有的方法都適合于制備所有類型的納米材料。而電沉積法是制備許多納米晶材料可供選擇的方法，用電沉積法制備的納米晶材料形成時(shí)間短，性質(zhì)穩(wěn)定，因此電沉積法是制備完全致密的納米材料最有前途的方法之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種利用電沉積制備樹枝狀銀納米晶涂層的方法，以降低銀納米晶涂層的制備成本，并提高銀納米晶涂層的穩(wěn)定性和壽命短。
[0006]本發(fā)明電沉積制備樹枝狀銀納米晶涂層的方法，包括以下工藝步驟:
(1)先用丙酮超聲清洗金屬絲8min -20 min，再用超純水超聲清洗5 min -10 min ；然后在30°C~50°C下，將金屬絲浸入質(zhì)量濃度20%~40%的強(qiáng)酸溶液中刻蝕40 min -60 min。所述金屬絲為Φ=0.25 mm~0.45 mm的不銹鋼絲、招絲、銅絲或鈦絲。強(qiáng)酸為硫酸、鹽酸或氫氟酸；
(2)以lmmol/L~4 mmol/L銀鹽溶液為電解液，以上述處理的金屬絲為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為對(duì)電極，在三電極體系下進(jìn)行電沉積，得樹枝狀銀納米晶。所述銀鹽為硫酸銀或硝酸銀。所述電沉積的電壓為-1.2 V -1.0 V，掃描圈數(shù)為5圈~80圈，掃描速率為5 mv/s —100 mv/s ；
(3)將制備樹枝狀銀納米晶取出用超純水清洗，隔絕空氣下干燥，得到均勻的樹枝狀銀納米晶。
[0007]掃描電鏡分析表明，本發(fā)明制備的銀納米晶呈均勻樹枝狀，銀納米晶的大小在1μ? ~6 Mffl之間，質(zhì)量穩(wěn)定；用于萃取環(huán)境樣品中多環(huán)芳烴類(PAHs)，萃取效率高。而且銀納米晶的大小及形貌可通過選擇電壓、掃描圈數(shù)和掃描速率控制。另外，電化學(xué)沉積過程用金屬絲作為載體，與傳統(tǒng)的熔融二氧化硅纖維相比顯示了良好的機(jī)械穩(wěn)定性和可重復(fù)性。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明實(shí)例1電沉積所得廣物SEM圖。
[0009]圖2是本發(fā)明實(shí)例2電沉積所得產(chǎn)物SEM圖。
[0010]圖3是本發(fā)明實(shí)例3電沉積所得產(chǎn)物SEM圖。
[0011]圖4是本發(fā)明實(shí)例4電沉積所得廣物SEM圖。
[0012]圖5是本發(fā)明實(shí)例4電沉積所得產(chǎn)物EDS圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明制備樹枝狀銀納米晶涂層的方法作進(jìn)一步說明。
[0014]實(shí)施例1
(1)先用丙酮超聲清洗鈦絲(φ=0.25 mm) 15 min，再用超純水超聲清洗8 min ;然后在40°C下，將鈦絲浸入質(zhì)量濃度30%的王水溶液中刻蝕50 min，取出，置于甲醇溶液中保存；
(2)以4mmol/L Ag2S04溶液為電解液，以上述處理的一端鈦絲為工作電極，在三電極體系下(飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為對(duì)電極)，電壓為-0.5V~0.2V之間，掃描圈數(shù)為30圈，掃描速率為15 mv/s下進(jìn)行電沉積，得樹枝狀銀納米晶；
(3)將制備樹枝狀銀納米晶用取出超純水清洗，隔絕空氣下干燥，得到均勻的樹枝狀銀納米晶。產(chǎn)物的SEM圖見圖1(左圖為放大倍數(shù)為5千倍的SEM圖，右圖放大倍數(shù)為2萬倍下的SEM圖。)。由圖1可以得出制備的銀納米晶有較好的表面形態(tài)，呈樹枝狀結(jié)構(gòu)，涂層分布均勻，比表面積大。
[0015]實(shí)施例2
(1)先用丙酮超聲清洗銅絲(φ=0.25 mm) 10 min，再用超純水超聲清洗8 min ;然后在45°C下，將銅絲的一端浸入質(zhì)量濃度30%的王水溶液中刻蝕40 min ;取出，置于甲醇溶液中保存；
(2)以2mmol/L的Ag2S04溶液作為電解液，以上述處理的一端銅絲為工作電極，在三電極體系下(飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為對(duì)電極)，選擇電壓為-0.2V~0.8V之間，掃描圈數(shù)為20圈，掃描速率為50 mv/s下進(jìn)行電沉積，得到樹枝狀銀納米晶；
(3)將得到的納米樹枝狀銀纖維頭取出用超純水清洗，隔絕空氣下干燥，得到均勻的樹枝狀銀納米晶。產(chǎn)物的SEM圖見圖2(左圖為放大倍數(shù)為5千倍的SEM圖，右圖放大倍數(shù)為2萬倍下的SEM圖。)。由圖2可以得出制備的銀納米晶有較好的表面形態(tài)，呈樹枝狀結(jié)構(gòu)，涂層分布均勻，比表面積大。
[0016]實(shí)施例3
(1)先用丙酮超聲清洗不銹鋼絲(φ=0.35 mm) 15 min，再用超純水超聲清洗5 min ;然后再45°C下將不銹鋼絲一端浸入質(zhì)量濃度30%的氫氟酸溶液中刻蝕30 min ;取出，置于甲醇溶液中保存；
(2)以3mmol/L的AgN03為電解液，以上述處理的一端的不銹鋼絲為工作電極，在三電極體系下(飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為對(duì)電極)，電壓選擇為-0.5V~0.3V之間，掃描圈數(shù)為30圈，掃描速率為30 mv/s,電沉積得樹枝狀銀納米晶；
(3)將制備樹枝狀銀納米晶纖維頭取出，用清洗，隔絕空氣下干燥，得到均勻的樹枝狀銀納米晶。產(chǎn)物的SEM圖見圖3(左圖為放大倍數(shù)為5千倍的SEM圖，右圖放大倍數(shù)為2萬倍下的SEM圖。)。由圖3可以得出制備的銀納米晶有好的表面形態(tài)，呈樹枝狀結(jié)構(gòu)，涂層分布均勻，比表面積大。
[0017]實(shí)施例4
(1)先用丙酮超聲清洗鈦絲(Φ=0.35 mm) 10 min，再用超純水超聲清洗10 min ;然后在40 °C下，將鈦絲的一端浸入質(zhì)量濃度40%的氫氟酸溶液中刻蝕60 min ;取出，置于甲醇溶液中保存；
(2)以1mmol/L的AgN03S液為電解液，以上述處理的一端的鈦絲為工作電極，在三電極體系下(飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為對(duì)電極)，電壓選擇為-0.3V~0.3V之間，掃描圈數(shù)為20圈，掃描速率為20 mv/s,電沉積得樹枝狀銀納米晶；
(3)將制備的樹枝狀銀納米晶纖維頭取出，用超純水清洗，隔絕空氣下干燥，得到均勻的樹枝狀銀納米晶。產(chǎn)物的SEM圖見圖4(左圖為放大倍數(shù)為5千倍的SEM圖，右圖放大倍數(shù)為2萬倍下的SEM圖。)。由圖4可以得出制備的銀納米晶有好的表面形態(tài)，呈樹枝狀結(jié)構(gòu)，涂層分布均勻，比表面積大。圖5是電沉積所得產(chǎn)物EDS圖。由圖5可以得出所鍍涂層為銀。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.利用電沉積制備樹枝狀銀納米晶涂層的方法，包括以下工藝步驟: (1)先用丙酮超聲清洗金屬絲8min -20 min，再用超純水超聲清洗5 min -10 min ;然后在30°C ~50°C下，將金屬絲浸入質(zhì)量濃度20%~40%的強(qiáng)酸溶液中刻蝕40 min -60 min ； (2)以1mmol/L ~4 mmol/L銀鹽溶液為電解液，以上述處理的金屬絲為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為對(duì)電極，在三電極體系下進(jìn)行電沉積，得樹枝狀銀納米晶； (3)將制備樹枝狀銀納米晶取出用超純水清洗，隔絕空氣下干燥，得到均勻的樹枝狀銀納米晶。2.如權(quán)利要求1所述利用電沉積制備樹枝狀銀納米晶涂層的方法，其特征在于:所述金屬絲為Φ=0.25 mm~0.45 mm的不銹鋼絲、招絲、銅絲或鈦絲。3.如權(quán)利要求1所述利用電沉積制備樹枝狀銀納米晶涂層的方法，其特征在于:所述強(qiáng)酸為硫酸、鹽酸或氫氟酸。4.如權(quán)利要求1所述利用電沉積制備樹枝狀銀納米晶涂層的方法，其特征在于:所述銀鹽為硫酸銀或硝酸銀。5.如權(quán)利要求1所述利用電沉積制備樹枝狀銀納米晶涂層的方法，其特征在于:所述電沉積的電壓為-1.2V~1.0V，掃描圈數(shù)為5圈~80圈，掃描速率為5 mv/s -100 mv/s。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用電沉積制備樹枝狀銀納米晶涂層的方法，是將金屬絲依次用丙酮、超純水超聲清洗后浸入強(qiáng)酸溶液中刻蝕，再以銀鹽溶液為電解液，上述處理的金屬絲為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為對(duì)電極，控制電壓、掃描圈數(shù)和掃描速率進(jìn)行電沉積，取出后用超純水清洗，隔絕空氣下干燥，得到均勻的樹枝狀銀納米晶，銀納米晶的大小在1μm~6μm之間，質(zhì)量穩(wěn)定；用于萃取環(huán)境樣品中多環(huán)芳烴類（PAHs），萃取效率高。而且銀納米晶的大小及形貌可通過選擇電壓、掃描圈數(shù)和掃描速率控制，制備工藝簡單，成本低，操作性強(qiáng)。
【IPC分類】C30B7/12, C30B29/60, C30B29/02
【公開號(hào)】CN105386119
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510717860
【發(fā)明人】楊堯霞, 馬明廣, 王會(huì)菊, 張敏, 甄琦, 王雪梅, 杜新貞
【申請(qǐng)人】西北師范大學(xué)
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年10月30日