一種納米級(jí)金針復(fù)合電極的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明利用納米技術(shù)將鋼性的金屬電極電子刻蝕成為納米級(jí)金屬針，并在其表面沉積金薄膜形成納米級(jí)復(fù)合金針作為負(fù)高壓電極，以加電極尖部的曲率(尖度)增強(qiáng)尖部局域場(chǎng)強(qiáng)和降低電子表面脫出功，降低負(fù)高壓電源的壓輸出，提高負(fù)氧離子產(chǎn)率和抑制臭氧分子產(chǎn)生。本發(fā)明將在降低負(fù)高壓電源的高壓輸出、獲得負(fù)氧離子高產(chǎn)率和抑制臭氧分子產(chǎn)生技術(shù)方面產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【專利說明】一種納米級(jí)金針復(fù)合電極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種納米級(jí)金針復(fù)合電極的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)用金屬作為負(fù)高壓電極是所有商品化的負(fù)氧離子空氣凈化器的核心技術(shù)之一。負(fù)氧離子產(chǎn)率高低及臭氧分子產(chǎn)生水平取決于施加到金屬負(fù)高電極上的電壓高低，過高的負(fù)高壓不僅易于產(chǎn)生負(fù)氧離子，更易于產(chǎn)生臭氧分子，同時(shí)過高的負(fù)高壓發(fā)生器輸出的負(fù)高壓也存在諸多的安全隱患等問題。對(duì)于金屬負(fù)高壓電極產(chǎn)生負(fù)氧離子的難易程度更取決于金屬電極尖端的曲率，曲率愈大，金屬電極尖部的電壓場(chǎng)強(qiáng)愈高，愈容易產(chǎn)生負(fù)氧離子，即負(fù)氧離子產(chǎn)率就愈高，反之亦然。另外，負(fù)氧離子產(chǎn)生的難易度也與金屬電極材料的電子表面脫出功的高低有關(guān)，不同的電極材料，其電子表面脫出功值有很大的差別。在相同負(fù)高壓下，電極材料的電子表面脫出功值低，易產(chǎn)生負(fù)氧離子，反之也亦然。然而，當(dāng)前商品化的負(fù)氧離子空氣凈化器中的金屬負(fù)高壓金屬電極尖部的曲率都很小，因而，要產(chǎn)生足夠高的負(fù)氧離子產(chǎn)率，就需要負(fù)高壓電源提輸出足夠高的負(fù)高壓，顯然，電壓過高，很容易產(chǎn)生臭氧分子。除此之外，降低臭氧離子的產(chǎn)率，有許多商品化的負(fù)氧離子空氣凈化器的金屬電極上固定的富勒烯纖維作為負(fù)高壓電極，顯然，富勒烯為非導(dǎo)體，電子表面脫出功遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金屬。因此，為產(chǎn)生足夠高的負(fù)氧離子產(chǎn)率，即使施加更高的負(fù)高壓也很難達(dá)到金屬負(fù)高壓電極的水平。由于富勒烯為非導(dǎo)體，在負(fù)氧離子產(chǎn)率下降的同時(shí)，臭氧分子產(chǎn)率也會(huì)降低。 [0003]現(xiàn)在商品化的負(fù)氧離子空氣凈化器中的負(fù)高壓金屬電極尖部曲率小，直徑大，不足以產(chǎn)生更高的局域電場(chǎng)強(qiáng)度。因此，用于產(chǎn)生負(fù)氧離子的負(fù)高壓較高，負(fù)氧離子產(chǎn)率較低，為產(chǎn)生足夠高的負(fù)氧離子產(chǎn)率，就要施加足夠高的負(fù)高壓，同時(shí)，過高的負(fù)高壓也將產(chǎn)生過高深度的臭氧分子。為降低臭氧分子的產(chǎn)率，有些高品化的負(fù)氧離子空氣凈化器在金屬負(fù)高壓電極上固定了富勒烯纖維作用負(fù)高壓電極，然而富勒烯的電子表面脫出功相對(duì)于金屬電極的電子脫出功更高，負(fù)氧離子產(chǎn)率低，要獲得足夠高的負(fù)氧離子產(chǎn)率，在富勒烯電極上施加的負(fù)高壓相對(duì)要高。針對(duì)當(dāng)前商品化的負(fù)氧離子空氣凈化器中負(fù)高壓電極存在的上述問題，本項(xiàng)發(fā)明利用納米技術(shù)將鋼性的金屬電極電子刻蝕成為納米級(jí)金屬針，并在其表面沉積金薄膜形成納米級(jí)復(fù)合金針作為負(fù)高壓電極，以加電極尖部的曲率(尖度)增強(qiáng)尖部局域場(chǎng)強(qiáng)和降低電子表面脫出功，降低負(fù)高壓電源的壓輸出，提高負(fù)氧離子產(chǎn)率和抑制臭氧分子產(chǎn)生。本項(xiàng)發(fā)明將在降低負(fù)高壓電源的高壓輸出、獲得負(fù)氧離子高產(chǎn)率和抑制臭氧分子產(chǎn)生技術(shù)方面產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明專利的目的在于解決上述技術(shù)問題，提供--種納米級(jí)金針復(fù)合電極的制
備方法:
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種納米級(jí)金針復(fù)合電極的制備方法，其特征在于包括以下步驟:[0007]步驟一，采用金屬電化學(xué)電子刻蝕方法制備納米級(jí)金屬針電極
[0008]將直徑約為500 μ m(微米)棒狀的鋼針金屬負(fù)高壓電極沉浸入電化學(xué)電解液中，在控制軟件的控制下，以開始速度為0.5mm/s到最后為0.005mm/s的速度,均勻降速的將該鋼針金屬負(fù)高壓電極從電化學(xué)電解液中拉出，提拉時(shí)間為12小時(shí)，之后獲得直徑約為1300?1700 μ m的針狀鋼針，
[0009]將獲得的針狀鋼針浸入化學(xué)拋光液中進(jìn)行表面化學(xué)拋光處理7小時(shí)，取出吹干，從而獲得經(jīng)電子刻蝕制備而成表面光滑的納米級(jí)針狀電極；
[0010]步驟二，納米級(jí)金復(fù)合針電極
[0011]將步驟一所制得的納米級(jí)針狀電極表面為襯底，利用金膜生長(zhǎng)技術(shù)在針狀鋼針的針尖端表面制備約100?200 μ m厚的薄膜，所述針尖端表面占針狀鋼針外表面的1/5-1/3，獲得鋼針與金膜復(fù)合型負(fù)高壓納米級(jí)針狀電極(3)。
[0012]步驟一中所述電解液為普通水。
[0013]步驟一中所述的化學(xué)拋光液為15% HN03、10%高氯酸和余量為水H2O配比。
[0014]步驟二中所述的金膜生長(zhǎng)技術(shù)包括以下步驟:
[0015]將所制得的納米級(jí)針狀電極的針尖端向下暴露懸掛于淺射舟約400mm的上方，置入電子淺射真空室中，開啟設(shè)備抽真空到10_6?7托(torr)真空度，并將真空室加熱器加熱至300°C的高溫，開啟電子束淺射控制開關(guān)，將淺射舟中的金材料電子淺射蒸發(fā)至懸掛于上方表面暴露的鋼針針尖端的電極表面沉積厚度約為100?150 μ m成膜，在此真空度和300°C的高溫條件下，恒溫I小時(shí)后，逐漸降溫冷卻到室溫。
[0016]有益效果:
[0017]經(jīng)過在300°C的高溫下的金電子束淺射蒸，在鋼針表面形成金薄膜，再在300°C的高溫下恒溫I小時(shí)后取出，在鋼針表面得到的金薄膜牢固不脫落。這樣的金復(fù)合鋼針為負(fù)高壓電極，電子脫功低，因此，應(yīng)用的負(fù)高壓相對(duì)也低。
[0018]針對(duì)當(dāng)前商品化的負(fù)氧離子空氣凈化器中負(fù)高壓電極存在的上述問題，本項(xiàng)發(fā)明利用納米技術(shù)將鋼性的金屬電極電子刻蝕成為納米級(jí)金屬針，并在其表面沉積金薄膜形成納米級(jí)復(fù)合金針作為負(fù)高壓電極，以加電極尖部的曲率(尖度)增強(qiáng)尖部局域場(chǎng)強(qiáng)和降低電子表面脫出功，降低負(fù)高壓電源的壓輸出，提高負(fù)氧離子產(chǎn)率和抑制臭氧分子產(chǎn)生。本項(xiàng)發(fā)明將在降低負(fù)高壓電源的高壓輸出、獲得負(fù)氧離子高產(chǎn)率和抑制臭氧分子產(chǎn)生技術(shù)方面產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0020]圖1為本發(fā)明的流程圖；
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0022]一種納米級(jí)金針復(fù)合電極的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0023]步驟一，納米級(jí)金屬針電極的制備
[0024]將棒狀的金屬負(fù)高壓電極采用電子刻蝕方法如下:將直徑約為500μπι(微米)棒狀的鋼棒浸入電解液中，所述電解液為普通水。在控制軟件的控制下，以開始為每分鐘
0.5mm/s到最后為0.005mm/s的非均速地緩慢提拉。經(jīng)12小時(shí)的電化學(xué)電子刻蝕后獲得直徑約為1300?1700 μ m的針狀鋼針，在此之后，將獲得的針狀鋼針浸入15% HN03、10%高氯酸和余量為水H2O配比的化學(xué)拋光液中進(jìn)行表面化學(xué)拋光處理7小時(shí)，取出吹干，從而制備獲得表面光滑的納米級(jí)針狀電極。
[0025]步驟二，納米級(jí)金復(fù)合針電極
[0026]將步驟一所制得的納米級(jí)針狀電極長(zhǎng)約為5mm的針尖端向下暴露懸掛于淺射舟約400mm的上方，置入電子淺射真空室中，開啟設(shè)備抽真空到10_6?7托(torr)真空度，并將真空室加熱器加熱至300°C的高溫，開啟電子束淺射控制開關(guān)，將淺射舟中的金材料電子淺射蒸發(fā)至懸掛于上方表面暴露長(zhǎng)度約為5mm的鋼針電極表面沉積厚度約為100?150 μ m成膜，在此真空度和300°C的高溫條件下，恒溫I小時(shí)后，逐漸降溫冷卻到室溫。開啟設(shè)備取出淺射鍍金后的復(fù)合金納米級(jí)電極備用。
[0027]應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種納米級(jí)金針復(fù)合電極的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，采用金屬電化學(xué)電子刻蝕方法制備納米級(jí)金屬針電極 將直徑約為500 μ m(微米)棒狀的鋼針金屬負(fù)高壓電極沉浸入電化學(xué)電解液中，在控制軟件的控制下，以開始速度為0.5mm/s到最后為0.005mm/s的速度,均勻降速的將該鋼針金屬負(fù)高壓電極從電化學(xué)電解液中拉出，提拉時(shí)間為12小時(shí)，之后獲得直徑約為1300?1700 μ m的針狀鋼針， 將獲得的針狀鋼針浸入化學(xué)拋光液中進(jìn)行表面化學(xué)拋光處理7小時(shí)，取出吹干，從而獲得經(jīng)電子刻蝕制備而成表面光滑的納米級(jí)針狀電極； 步驟二，納米級(jí)金復(fù)合針電極 將步驟一所制得的納米級(jí)針狀電極表面為襯底，利用金膜生長(zhǎng)技術(shù)在針狀鋼針的針尖端表面制備約100?200 μ m厚的薄膜，所述針尖端表面占針狀鋼針外表面的1/5-1/3，獲得鋼針與金膜復(fù)合型負(fù)高壓納米級(jí)針狀電極(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種納米級(jí)金針復(fù)合電極的制備方法，其特征在于步驟一中所述電解液為普通水。
3.如權(quán)利要求1所述的一種納米級(jí)金針復(fù)合電極的制備方法，其特征在于步驟一中所述的化學(xué)拋光液為15% ΗΝ03、10%高氯酸和余量為水H2O配比。
4.如權(quán)利要求1所述的一種納米級(jí)金針復(fù)合電極的制備方法，其特征在于步驟二中所述的金膜生長(zhǎng)技術(shù)包括以下步驟: 將所制得的納米級(jí)針狀電極的針尖端向下暴露懸掛于淺射舟約400mm的上方，置入電子淺射真空室中，開啟設(shè)備抽真空到10_6?7托(torr)真空度，并將真空室加熱器加熱至300°C的高溫，開啟電子束淺射控制開關(guān)，將淺射舟中的金材料電子淺射蒸發(fā)至懸掛于上方表面暴露的鋼針針尖端的電極表面沉積厚度約為100?150 μ m成膜，在此真空度和300°C的高溫條件下，恒溫I小時(shí)后，逐漸降溫冷卻到室溫。
【文檔編號(hào)】B81C1/00GK104003351SQ201410235270
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】孔祥貴, 張玉晶, 陳海波, 周志剛 申請(qǐng)人:孔祥貴