一种纳米级金针复合电极的制备方法技术

本发明专利技术利用纳米技术将钢性的金属电极电子刻蚀成为纳米级金属针，并在其表面沉积金薄膜形成纳米级复合金针作为负高压电极，以加电极尖部的曲率(尖度)增强尖部局域场强和降低电子表面脱出功，降低负高压电源的压输出，提高负氧离子产率和抑制臭氧分子产生。本发明专利技术将在降低负高压电源的高压输出、获得负氧离子高产率和抑制臭氧分子产生技术方面产生巨大的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及。
技术介绍
应用金属作为负高压电极是所有商品化的负氧离子空气净化器的核心技术之一。负氧离子产率高低及臭氧分子产生水平取决于施加到金属负高电极上的电压高低，过高的负高压不仅易于产生负氧离子，更易于产生臭氧分子，同时过高的负高压发生器输出的负高压也存在诸多的安全隐患等问题。对于金属负高压电极产生负氧离子的难易程度更取决于金属电极尖端的曲率，曲率愈大，金属电极尖部的电压场强愈高，愈容易产生负氧离子，即负氧离子产率就愈高，反之亦然。另外，负氧离子产生的难易度也与金属电极材料的电子表面脱出功的高低有关，不同的电极材料，其电子表面脱出功值有很大的差别。在相同负高压下，电极材料的电子表面脱出功值低，易产生负氧离子，反之也亦然。然而，当前商品化的负氧离子空气净化器中的金属负高压金属电极尖部的曲率都很小，因而，要产生足够高的负氧离子产率，就需要负高压电源提输出足够高的负高压，显然，电压过高，很容易产生臭氧分子。除此之外，降低臭氧离子的产率，有许多商品化的负氧离子空气净化器的金属电极上固定的富勒烯纤维作为负高压电极，显然，富勒烯为非导体，电子表面脱出功远远高于金属。因此，为产生足够高的负氧离子产率，即使施加更高的负高压也很难达到金属负高压电极的水平。由于富勒烯为非导体，在负氧离子产率下降的同时，臭氧分子产率也会降低。 现在商品化的负氧离子空气净化器中的负高压金属电极尖部曲率小，直径大，不足以产生更高的局域电场强度。因此，用于产生负氧离子的负高压较高，负氧离子产率较低，为产生足够高的负氧离子产率，就要施加足够高的负高压，同时，过高的负高压也将产生过高深度的臭氧分子。为降低臭氧分子的产率，有些高品化的负氧离子空气净化器在金属负高压电极上固定了富勒烯纤维作用负高压电极，然而富勒烯的电子表面脱出功相对于金属电极的电子脱出功更高，负氧离子产率低，要获得足够高的负氧离子产率，在富勒烯电极上施加的负高压相对要高。针对当前商品化的负氧离子空气净化器中负高压电极存在的上述问题，本项专利技术利用纳米技术将钢性的金属电极电子刻蚀成为纳米级金属针，并在其表面沉积金薄膜形成纳米级复合金针作为负高压电极，以加电极尖部的曲率(尖度)增强尖部局域场强和降低电子表面脱出功，降低负高压电源的压输出，提高负氧离子产率和抑制臭氧分子产生。本项专利技术将在降低负高压电源的高压输出、获得负氧离子高产率和抑制臭氧分子产生技术方面产生巨大的经济效益和社会效益。
技术实现思路
本专利技术专利的目的在于解决上述技术问题，提供--种纳米级金针复合电极的制备方法:本专利技术采用如下技术方案:，其特征在于包括以下步骤:步骤一，采用金属电化学电子刻蚀方法制备纳米级金属针电极将直径约为500 μ m(微米)棒状的钢针金属负高压电极沉浸入电化学电解液中，在控制软件的控制下，以开始速度为0.5mm/s到最后为0.005mm/s的速度,均勻降速的将该钢针金属负高压电极从电化学电解液中拉出，提拉时间为12小时，之后获得直径约为1300?1700 μ m的针状钢针，将获得的针状钢针浸入化学抛光液中进行表面化学抛光处理7小时，取出吹干，从而获得经电子刻蚀制备而成表面光滑的纳米级针状电极；步骤二，纳米级金复合针电极将步骤一所制得的纳米级针状电极表面为衬底，利用金膜生长技术在针状钢针的针尖端表面制备约100?200 μ m厚的薄膜，所述针尖端表面占针状钢针外表面的1/5-1/3，获得钢针与金膜复合型负高压纳米级针状电极(3)。步骤一中所述电解液为普通水。步骤一中所述的化学抛光液为15% HN03、10%高氯酸和余量为水H2O配比。步骤二中所述的金膜生长技术包括以下步骤:将所制得的纳米级针状电极的针尖端向下暴露悬掛于浅射舟约400mm的上方，置入电子浅射真空室中，开启设备抽真空到10_6?7托(torr)真空度，并将真空室加热器加热至300°C的高温，开启电子束浅射控制开关，将浅射舟中的金材料电子浅射蒸发至悬掛于上方表面暴露的钢针针尖端的电极表面沉积厚度约为100?150 μ m成膜，在此真空度和300°C的高温条件下，恒温I小时后，逐渐降温冷却到室温。有益效果:经过在300°C的高温下的金电子束浅射蒸，在钢针表面形成金薄膜，再在300°C的高温下恒温I小时后取出，在钢针表面得到的金薄膜牢固不脱落。这样的金复合钢针为负高压电极，电子脱功低，因此，应用的负高压相对也低。针对当前商品化的负氧离子空气净化器中负高压电极存在的上述问题，本项专利技术利用纳米技术将钢性的金属电极电子刻蚀成为纳米级金属针，并在其表面沉积金薄膜形成纳米级复合金针作为负高压电极，以加电极尖部的曲率(尖度)增强尖部局域场强和降低电子表面脱出功，降低负高压电源的压输出，提高负氧离子产率和抑制臭氧分子产生。本项专利技术将在降低负高压电源的高压输出、获得负氧离子高产率和抑制臭氧分子产生技术方面产生巨大的经济效益和社会效益。【附图说明】下面结合附图及实施方式对本专利技术作进一步详细的说明:图1为本专利技术的流程图；【具体实施方式】[0021 ] 下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。，其特征在于包括以下步骤:步骤一，纳米级金属针电极的制备将棒状的金属负高压电极采用电子刻蚀方法如下:将直径约为500μπι(微米)棒状的钢棒浸入电解液中，所述电解液为普通水。在控制软件的控制下，以开始为每分钟0.5mm/s到最后为0.005mm/s的非均速地缓慢提拉。经12小时的电化学电子刻蚀后获得直径约为1300?1700 μ m的针状钢针，在此之后，将获得的针状钢针浸入15% HN03、10%高氯酸和余量为水H2O配比的化学抛光液中进行表面化学抛光处理7小时，取出吹干，从而制备获得表面光滑的纳米级针状电极。步骤二，纳米级金复合针电极将步骤一所制得的纳米级针状电极长约为5mm的针尖端向下暴露悬掛于浅射舟约400mm的上方，置入电子浅射真空室中，开启设备抽真空到10_6?7托(torr)真空度，并将真空室加热器加热至300°C的高温，开启电子束浅射控制开关，将浅射舟中的金材料电子浅射蒸发至悬掛于上方表面暴露长度约为5mm的钢针电极表面沉积厚度约为100?150 μ m成膜，在此真空度和300°C的高温条件下，恒温I小时后，逐渐降温冷却到室温。开启设备取出浅射镀金后的复合金纳米级电极备用。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米级金针复合电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，采用金属电化学电子刻蚀方法制备纳米级金属针电极将直径约为500μm(微米)棒状的钢针金属负高压电极沉浸入电化学电解液中，在控制软件的控制下，以开始速度为0.5mm/s到最后为0.005mm/s的速度，均匀降速的将该钢针金属负高压电极从电化学电解液中拉出，提拉时间为12小时，之后获得直径约为1300～1700μm的针状钢针，将获得的针状钢针浸入化学抛光液中进行表面化学抛光处理7小时，取出吹干，从而获得经电子刻蚀制备而成表面光滑的纳米级针状电极；步骤二，纳米级金复合针电极将步骤一所制得的纳米级针状电极表面为衬底，利用金膜生长技术在针状钢针的针尖端表面制备约100～200μm厚的薄膜，所述针尖端表面占针状钢针外表面的1/5‑1/3，获得钢针与金膜复合型负高压纳米级针状电极(3)。

【技术特征摘要】
1.一种纳米级金针复合电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一，采用金属电化学电子刻蚀方法制备纳米级金属针电极 将直径约为500 μ m(微米)棒状的钢针金属负高压电极沉浸入电化学电解液中，在控制软件的控制下，以开始速度为0.5mm/s到最后为0.005mm/s的速度,均勻降速的将该钢针金属负高压电极从电化学电解液中拉出，提拉时间为12小时，之后获得直径约为1300?1700 μ m的针状钢针， 将获得的针状钢针浸入化学抛光液中进行表面化学抛光处理7小时，取出吹干，从而获得经电子刻蚀制备而成表面光滑的纳米级针状电极； 步骤二，纳米级金复合针电极 将步骤一所制得的纳米级针状电极表面为衬底，利用金膜生长技术在针状钢针的针尖端表面制备约100?200 μ m厚的薄膜，所述针尖端表面占针状钢针外表面的1/5-1/3，获得钢针与金膜复合型负高...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥贵，张玉晶，陈海波，周志刚，
申请(专利权)人：孔祥贵，
类型：发明
国别省市：吉林;22