一种基于p型硅微通道表面均匀纳米修饰的方法技术

本发明专利技术涉及纳米材料与微结构技术领域，公开了一种基于均匀的化学镀镍硅微通道衬底结构上生长均匀纳米结构材料的方法，其步骤包括：通过激光切割出所需形状的从硅衬底剥离的硅微通道，用化学镀镍的方法在微通道表面均匀生长一层镍导电层；调整沉积镍的时间使得所得到的镀镍硅微通道的电阻低于两欧姆；然后在镀镍微通道表面通过水热法生长一层纳米结构，这层纳米结构是由CoMoO4这种复合金属氧化物构成的，本发明专利技术利用水热法在微米孔径的镀镍硅微通道表面和内部生长纳米结构，提高了结构的均匀性与稳定性，避免了物理方法输运材料到微通道内部造成的微通道的严重堵塞，同时自身具有良好的电化学活性，有望应用于新能源领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于p型硅微通道表面均匀纳米修饰的方法
本专利技术属于微机电系统
，具体地涉及一种基于p型硅微通道表面均匀纳米修饰的方法。
技术介绍
纳米修饰在进几十年材料科学方面广泛研究的课题，其特点是在硅，金属表面，金属氧化物，碳层等表面制作一层尺度在纳米级别的修饰材料。这种修饰层有着广泛的应用，包括锂离子电池，传感器，超级电容等。纳米材料的制作使得沉积在纳米材料表面的活性物质的比表面积得到极大的提高，活性物质效能得到了充分的利用，进而提高了器件的性能。目前为止，大部分纳米材料都是建立在不规则结构上的，比如泡沫镍，碳布，甚至是金属片之类的材料之上，很少有纳米结构制作在规则的硅微通道上。所以这项专利有着很大的现实意义。纳米钼科技包括三个研究领域：纳米级钼材料、纳米级钼器件、钼材和铝器件纳米级尺度的检测与表征。纳米钼材料是纳米钼科技的基础；纳米钼器件的研制水平和应用程度是衡量我们是否进入了纳米时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米钼科技研究不可少的手段。因此，纳米钼材料的合成、检测与表征在纳米钼科技领域显得尤为重要。通过高温固相反应或高能球磨法得到的钼酸盐，具有良好的结晶度，作为光学材料，显示出很好的发光性能。但是固相反应存在不可避免的高温、高能耗、工艺复杂的缺点，而且制备的颗粒尺寸较大，形状不规整。用液相法制备钼酸盐纳米材料是目前的主要发展方向，主要有硬模板法、软模板法、沉淀法、水热法、微乳液法、有机复合前驱体法等。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种基于p型硅微通道表面均匀纳米修饰的方法；以解决现有技术的上述问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于p型硅微通道表面均匀纳米修饰的方法，其步骤为：(1)化学镀镍：用激光切割的方式将做好的硅微通道版切割成所需要的大小、形状；将切割好的硅微通道用物理及化学方法清洗，放入配置好的镀镍溶液中，在40～90℃的水浴环境下进行电化学镀镍；(2)电化学镀镍：为了提高表面镍层的厚度，提高样品的导电性，需要在化学镀镍之后的样品表面用电化学的方法沉积一层10～300nm厚度的镍层；(3)生长纳米结构：将处理过的硅微通道放入配置好的反应溶液使用水热法生长花瓣状材料，这种高温高压的环境沉积CoMoO4纳米结构展现出良好的均匀性和一致性。步骤(1)中硅微通道与衬底分离后要进行满足一定要求的处理，包括切割清洗等步骤，这些步骤之后将金属镍均衡的沉积在微通道表面作为生长纳米材料的催化剂。处理的方法通过硫酸和双氧水的混合液去除有机物，使用浓盐酸去除重金属离子，使用去拉通溶液对微通道表面进行表面活性处理。其中，步骤(1)中，所述化学沉积液为含有0.1～2mol/L的NiCl2·6H2O，0.1～2mol/L的Na2HPO4·7H2O，0.1～2mol/L的NH4Cl，并使用氨水调节溶液pH值到6～9。在90摄氏度水浴环境下经行1～40分钟的化学镀镍。步骤(2)中，所述电化学沉积液为含有0.05～2mol/L的Ni(NO3)2·6H2O与硼酸的混合液；在室温下将对电极与样品电极调整距离为0.1～2cm，沉积电流10～200mA，电沉积时间为50～300秒。步骤(3)中，所述的水热反应溶液为10～100mmol/L的(NH4)6Mo7O24·4H2O与10～100mmol/L的CoCl2·6H2O的混合液，并用水热法在120～220℃温度下水热0.5～2.5小时。通过控制上述水热时间的长短和温度来控制表面纳米材料的密度。本专利技术结合镀镍硅微通道板的实际特点，以水热法制备CoMoO4纳米材料。利用镀镍硅微通道板表面的镍颗粒作为成核金属颗粒，在高温高压的条件下，用水热法生产的粒子纯度高、分散性好、晶形好且可控制,生产成本低的CoMoO4/Ni/Si-MCPs复合纳米材料。用水热法制备的粉体一般无需烧结,这就可以避免在烧结过程中晶粒会长大而且杂质容易混入等缺点。所以，本专利技术制得的CoMoO4纳米材料很好的晶形和优良的电化学性能。这种物质本身是很好的纳米支撑结构可以用来制造液体传感器等同时自身也具有电化学活性可以作为新能源材料来使用。附图说明图1a为激光切割后未经任何处理的微通道表面形貌；图1b为激光切割后未经任何处理的微通道侧壁内部形貌；图2a为经过化学镀镍之后的微通道表面形貌；图2b为经过化学镀镍之后的微通道侧壁的形貌，图3a为镀镍处理后的微通道表面生长一层CoMoO4的纳米材料形貌图；图3b为单个微通道孔上的CoMoO4的纳米材料形貌图；图4a为镀镍处理后的微通道表面生长一层CoMoO4的纳米材料形貌图；图4b为单个微通道孔上的CoMoO4的纳米材料形貌图；图5a为镀镍处理后的微通道侧壁生长一层CoMoO4的纳米材料形貌图；图5b为单个微通道侧壁上的CoMoO4的纳米材料形貌图图6为本专利技术所制作的纳米材料的RXD，Raman，TEM等标定实验验证所合成的物质正是CoMoO4。其中，(a)XRD；(b)拉曼；(c)高分辨以及电子衍射；(d)高分辨晶格结构表征。图7a为所制备的CoMoO4材料在2MKOH溶液里进行的循环伏安电化学测试曲线图；图7b为所制备的CoMoO4材料在2MKOH溶液里进行的充放电电化学测试曲线图。具体实施方式结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的保护内容不局限于以下实施例。在不背离专利技术构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本专利技术中，并且以所附的权利要求书为保护范围。本方法使用MEMS工艺制作好的硅微通道板，激光切割成所需要的形状并清洗、表面附镍、水热沉积CoMoO4、电化学活性测试。1、预处理，选取制备好的硅微通道板，表面形貌如图1a和图1b所示，由图1a和图1b可以看到微通道有着规则的结构和大的比表面积：1)硅微通道板经过激光切割获得所需的规则形状，在这里把硅微通道板切割成直径为12mm的圆片。2)将切割好的硅微通道板经过RC清洗去除表面的重金属离子和有机物。3)把清洗好的硅微通道板放入去拉通水溶液中浸泡10min。2、电极表面附镍：为了提供CoMoO4纳米结构生长提供良好成核基础，将清洗好的硅微通道板表面和内壁均匀的无电沉积一层金属镍颗粒。沉积好纳米镍颗粒的硅微通道板形貌特征如图2a、2b和图3a、3b所示。由图2a和可以看到镍均匀的覆盖在微通道的表面；图2b可以看到镍均匀的覆盖在微通道的内部。由图3a、图3b可以看到通过电沉积在均匀沉积镍的硅微通道表面再次沉积一层金属镍，这层结有较大厚度和较高的导电性，提高了纳米结构微通道的实际使用价值。2、无电沉积的过程如下：实施例1：1)配置无电镀镍溶液，溶液组成包括2mol/L的NiCl2·6H2O，2mol/L的Na2HPO4·7H2O，2mol/L的NH4Cl。2)将步骤1)配置的溶液滴入一定量的氨水调节溶液的PH值，使其PH值在9。3)将步骤2)调整PH值后的电镀液放入水浴锅中加热至90℃，将1中清洗好的硅微通道板放入并保持40分钟。所得到的样品表面形貌如图2a、2b；由图2a和可以看到镍均匀的覆盖在微通道的表面；图2b可以看到镍均匀的覆盖在微通道的内部。4)将步骤3)无电沉积镍的样品进行电化学沉积镍层以加强样品导电性，沉积液为含有2mol/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于p型硅微通道表面均匀纳米修饰的方法，其特征在于：其步骤为：(1)化学镀镍：用激光切割的方式将做好的硅微通道版切割成所需要的大小、形状；将切割好的硅微通道用物理及化学方法清洗，放入配置好的镀镍溶液中，在90℃的水浴环境下进行电化学镀镍；(2)电化学镀镍：为了提高表面镍层的厚度，提高样品的导电性，需要在化学镀镍之后的样品表面用电化学的方法沉积一层100nm厚度的镍层；(3)生长纳米结构：将处理过的硅微通道放入配置好的反应溶液使用水热法生长花瓣状材料，这种高温高压的环境沉积CoMoO4纳米结构展现出良好的均匀性和一致性。

【技术特征摘要】
1.一种基于p型硅微通道表面均匀纳米修饰的方法，其特征在于：其步骤为：(1)化学镀镍：用激光切割的方式将做好的硅微通道板切割成所需要的大小、形状；将切割好的硅微通道用物理及化学方法清洗，放入配置好的镀镍溶液中，在90℃水浴环境下进行化学镀镍；(2)电化学镀镍：为了提高表面镍层的厚度，提高样品的导电性，需要在化学镀镍之后的样品表面用电化学的方法沉积一层100nm厚度的镍层；(3)生长纳米结构：将处理过的硅微通道放入配置好的反应溶液使用水热法生长花瓣状材料，这种高温高压的环境沉积CoMoO4纳米结构展现出良好的均匀性和一致性。2.根据权利要求1所述的一种基于p型硅微通道表面均匀纳米修饰的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述化学沉积液为含有0.1～2mol/L的NiCl2·6H2O，0.1～2mol/L的Na2HPO4·7H2O，0.1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王连卫，李劢，徐少辉，朱一平，
申请(专利权)人：华东师范大学，上海欧普泰科技创业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31