利用电沉积制备树枝状银纳米晶涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用电沉积制备树枝状银纳米晶涂层的方法，是将金属丝依次用丙酮、超纯水超声清洗后浸入强酸溶液中刻蚀，再以银盐溶液为电解液，上述处理的金属丝为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极，控制电压、扫描圈数和扫描速率进行电沉积，取出后用超纯水清洗，隔绝空气下干燥，得到均匀的树枝状银纳米晶，银纳米晶的大小在1µm~6µm之间，质量稳定；用于萃取环境样品中多环芳烃类（PAHs），萃取效率高。而且银纳米晶的大小及形貌可通过选择电压、扫描圈数和扫描速率控制，制备工艺简单，成本低，操作性强。

【技术实现步骤摘要】

的方法，主要用于固相微萃取技术中萃取头的涂层，属于纳米材料领域和环境分析材料领域。
技术介绍
固相微萃取技术（SolidPhaseMicroextraction，SPME）是一种新型无需溶剂、操作简单、省时省力的分析技术，广泛得到分析家的青睐。萃取头是SPME的核心，而萃取头的涂层与萃取头的性能有着密切的关系，涂层的性质决定了分析方法的灵敏度、萃取的选择性及测定的重复性。但是当前的固相微萃取涂层存在着价格高、种类少、寿命短、稳定性差等缺点。因此，发展高效廉价的涂层材料具有非常重要的意义与应用价值。其中贵金属纳米材料更是由于其具有稳定的性能以及特殊的物理化学性质有着很好的发展前景。随着人们对贵金属纳米材料的研究，已经有很多形状和尺寸的贵金属纳米材料合成成功并且得到了广泛的应用。对于纳米金属材料来说，由于其颗粒处于分散状态，所以在一定程度上提高了其表面积，对于化学反应中的催化反应来说，具有重要的研究意义。和一般的纳米材料相比，枝状结构的纳米金属材料都具有高密度的角、边以及阶梯原子，所以具有比较高的比活度和比表面积，同时也扩展了枝状贵金属纳米材料的利用前景，在催化剂、SERS和光致发光等方面都有潜在的应用。银纳米晶具有独特的性能，在催化剂、导电材料、传感器和抗菌剂等领域具有广泛应用，其合成法主要有化学还原法、超声波法、电化学还原法以及光还原法等。这些方法都有其各自的优点和缺点，并不是所有的方法都适合于制备所有类型的纳米材料。而电沉积法是制备许多纳米晶材料可供选择的方法，用电沉积法制备的纳米晶材料形成时间短，性质稳定，因此电沉积法是制备完全致密的纳米材料最有前途的方法之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用电沉积制备树枝状银纳米晶涂层的方法，以降低银纳米晶涂层的制备成本，并提高银纳米晶涂层的稳定性和寿命短。本专利技术电沉积制备树枝状银纳米晶涂层的方法，包括以下工艺步骤：（1）先用丙酮超声清洗金属丝8min~20min，再用超纯水超声清洗5min~10min；然后在30℃~50℃下，将金属丝浸入质量浓度20%~40%的强酸溶液中刻蚀40min~60min。所述金属丝为Φ=0.25mm~0.45mm的不锈钢丝、铝丝、铜丝或钛丝。强酸为硫酸、盐酸或氢氟酸；（2）以1mmol/L~4mmol/L银盐溶液为电解液，以上述处理的金属丝为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极，在三电极体系下进行电沉积，得树枝状银纳米晶。所述银盐为硫酸银或硝酸银。所述电沉积的电压为-1.2V~1.0V，扫描圈数为5圈~80圈，扫描速率为5mv/s~100mv/s；（3）将制备树枝状银纳米晶取出用超纯水清洗，隔绝空气下干燥，得到均匀的树枝状银纳米晶。扫描电镜分析表明，本专利技术制备的银纳米晶呈均匀树枝状，银纳米晶的大小在1μm~6μm之间，质量稳定；用于萃取环境样品中多环芳烃类（PAHs），萃取效率高。而且银纳米晶的大小及形貌可通过选择电压、扫描圈数和扫描速率控制。另外，电化学沉积过程用金属丝作为载体，与传统的熔融二氧化硅纤维相比显示了良好的机械稳定性和可重复性。附图说明图1是本专利技术实例1电沉积所得产物SEM图。图2是本专利技术实例2电沉积所得产物SEM图。图3是本专利技术实例3电沉积所得产物SEM图。图4是本专利技术实例4电沉积所得产物SEM图。图5是本专利技术实例4电沉积所得产物EDS图。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术制备树枝状银纳米晶涂层的方法作进一步说明。实施例1（1）先用丙酮超声清洗钛丝（Φ=0.25mm）15min，再用超纯水超声清洗8min；然后在40℃下，将钛丝浸入质量浓度30%的王水溶液中刻蚀50min，取出，置于甲醇溶液中保存；（2）以4mmol/LAg2SO4溶液为电解液，以上述处理的一端钛丝为工作电极，在三电极体系下（饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极），电压为-0.5V~0.2V之间，扫描圈数为30圈，扫描速率为15mv/s下进行电沉积，得树枝状银纳米晶；（3）将制备树枝状银纳米晶用取出超纯水清洗，隔绝空气下干燥，得到均匀的树枝状银纳米晶。产物的SEM图见图1（左图为放大倍数为5千倍的SEM图，右图放大倍数为2万倍下的SEM图。）。由图1可以得出制备的银纳米晶有较好的表面形态，呈树枝状结构，涂层分布均匀，比表面积大。实施例2（1）先用丙酮超声清洗铜丝（Φ=0.25mm）10min，再用超纯水超声清洗8min；然后在45℃下，将铜丝的一端浸入质量浓度30%的王水溶液中刻蚀40min；取出，置于甲醇溶液中保存；（2）以2mmol/L的Ag2SO4溶液作为电解液，以上述处理的一端铜丝为工作电极，在三电极体系下（饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极），选择电压为-0.2V~0.8V之间，扫描圈数为20圈，扫描速率为50mv/s下进行电沉积，得到树枝状银纳米晶；（3）将得到的纳米树枝状银纤维头取出用超纯水清洗，隔绝空气下干燥，得到均匀的树枝状银纳米晶。产物的SEM图见图2（左图为放大倍数为5千倍的SEM图，右图放大倍数为2万倍下的SEM图。）。由图2可以得出制备的银纳米晶有较好的表面形态，呈树枝状结构，涂层分布均匀，比表面积大。实施例3（1）先用丙酮超声清洗不锈钢丝（Φ=0.35mm）15min，再用超纯水超声清洗5min；然后再45℃下将不锈钢丝一端浸入质量浓度30%的氢氟酸溶液中刻蚀30min；取出，置于甲醇溶液中保存；（2）以3mmol/L的AgNO3为电解液，以上述处理的一端的不锈钢丝为工作电极，在三电极体系下（饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极），电压选择为-0.5V~0.3V之间，扫描圈数为30圈，扫描速率为30mv/s，电沉积得树枝状银纳米晶；（3）将制备树枝状银纳米晶纤维头取出，用清洗，隔绝空气下干燥，得到均匀的树枝状银纳米晶。产物的SEM图见图3（左图为放大倍数为5千倍的SEM图，右图放大倍数为2万倍下的SEM图。）。由图3可以得出制备的银纳米晶有好的表面形态，呈树枝状结构，涂层分布均匀，比表面积大。实施例4（1）先用丙酮超声清洗钛丝（Φ=0.35mm）10min，再用超纯水超声清洗10min；然后在40℃下，将钛丝的一端浸入质量浓度40%的氢氟酸溶液中刻蚀60min；取出，置于甲醇溶液中保存；（2）以1mmol/L的AgNO3溶液为电解液，以上述处理的一端的钛丝为工作电极，在三电极体系下（饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极），电压选择为-0.3V~0.3V之间，扫描圈数为20圈，扫描速率为20mv/s，电沉积得树枝状银纳米晶；（3）将制备的树枝状银纳米晶纤维头取出，用超纯水清洗，隔绝空气下干燥，得到均匀的树枝状银纳米晶。产物的SEM图见图4（左图为放大倍数为5千倍的SEM图，右图放大倍数为2万倍下的SEM图。）。由图4可以得出制备的银纳米晶有好的表面形态，呈树枝状结构，涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用电沉积制备树枝状银纳米晶涂层的方法，包括以下工艺步骤：（1）先用丙酮超声清洗金属丝8 min ~20 min，再用超纯水超声清洗5 min ~10 min；然后在30℃~50℃下，将金属丝浸入质量浓度20%~40%的强酸溶液中刻蚀40 min ~60 min；（2）以1 mmol/L ~4 mmol/L银盐溶液为电解液，以上述处理的金属丝为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极，在三电极体系下进行电沉积，得树枝状银纳米晶；（3）将制备树枝状银纳米晶取出用超纯水清洗，隔绝空气下干燥，得到均匀的树枝状银纳米晶。

【技术特征摘要】
1.利用电沉积制备树枝状银纳米晶涂层的方法，包括以下工艺步骤：
（1）先用丙酮超声清洗金属丝8min~20min，再用超纯水超声清洗5min~10min；然后在30℃~50℃下，将金属丝浸入质量浓度20%~40%的强酸溶液中刻蚀40min~60min；
（2）以1mmol/L~4mmol/L银盐溶液为电解液，以上述处理的金属丝为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极，在三电极体系下进行电沉积，得树枝状银纳米晶；
（3）将制备树枝状银纳米晶取出用超纯水清洗，隔绝空气下干燥，得到均匀的树枝状银纳米晶。
2.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨尧霞，马明广，王会菊，张敏，甄琦，王雪梅，杜新贞，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62