一种金属纳米网的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种金属纳米网的制作方法。该方法主要包括以下步骤：（1）涂覆胶体粒子。在基底上均匀涂覆胶体粒子溶液，干燥后得到单层紧密排列的胶体粒子阵列。（2）电沉积牺牲层金属。以胶体粒子为掩膜进行电沉积，在基底上沉积出牺牲层金属。（3）电沉积纳米网金属层。以胶体粒子为掩膜、以牺牲层金属为基底进行第二次电沉积，沉积的金属层为纳米网的材料。（4）去除胶体粒子。（5）腐蚀牺牲层金属、得到纳米网。本发明专利技术采用胶体粒子掩膜结合牺牲层技术、借助胶体粒子轮廓形状来获得规则阵列的喇叭状孔的纳米网，通过控制胶体粒子粒径和牺牲层的沉积厚度控制纳米网的喇叭状孔上下孔径的大小；该方法制备的纳米网孔均匀、侧壁形状统一。

A method for making metal nanoscale

The invention discloses a method for making metal nanosnet. The method mainly includes the following steps: (1) coating colloidal particles. Colloidal particles were evenly coated on the substrate, and a single layer of colloidal particles arranged in a single layer was obtained after drying. (2) electrodeposition of a sacrificial layer of metal. Electrodeposition was carried out with colloidal particles as the mask, and sacrificial layer metal was deposited on the substrate. (3) electrodeposition of nanoscale metal layer. The colloid particles are used as the mask and the metal of the sacrificial layer is used as the substrate for the second electrodeposition, and the deposited metal layer is the nanoscale material. (4) remove colloid particles. (5) corrosion of sacrificial layers of metal and nanoscale. The invention adopts the colloidal particle mask with sacrificial layer technology, with horn shaped hole shape of colloidal particles to obtain regular arrays of nano network, by controlling the size of colloidal particles under the aperture of the horn shaped hole diameter and thickness of the sacrificial layer control on the nano network; nano mesh prepared by uniform side uniform wall shape.

【技术实现步骤摘要】
一种金属纳米网的制作方法
本专利技术涉及一种金属纳米网的制作方法，特别是一种喇叭状孔的纳米网的制作方法，属于纳米材料制作领域。
技术介绍
目前，制作金属纳米网的常用方法为光刻和薄膜沉积工艺等技术，受光刻工艺的限制，制作喇叭状网孔的纳米网时其网孔形状不可控制。专利201611044736.4中提到：利用多孔阳极氧化铝为模板进行电化学沉积，再通过化学试剂去除多孔阳极氧化铝模板中的多孔氧化层，经分离和转移得到金属纳米网，该方法简单快捷，但是利用该方法制得的纳米网存在一些缺点：网孔侧壁形状不规则、各网孔间距离和网孔大小得不到良好的控制、若沉积层过厚，很可能出现网孔封闭等现象。由近年来发展起来的图案化技术：利用单分散的胶体颗粒自组装形成的微纳结构为图案化掩膜、与各种刻蚀和沉积技术相结合，可以得到多种规则可控的纳米结构阵列，此类工艺过程简单灵活，制作方便，但由于沉积过程常始于未被胶体晶体掩膜覆盖的基底表面，因胶体晶体掩膜的球状结构，故得到的大多是碗状阵列，而得不到尺寸可控、质量较好的喇叭状孔的网状结构。
技术实现思路
针对现有制作纳米网工艺存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供一种侧壁形状规则、喇叭状孔最大尺寸和厚度及喇叭状孔的大小孔径尺寸可控的喇叭状孔的纳米网的制作方法。和现有工艺区别是，本专利技术采用胶体粒子掩膜技术结合牺牲层技术来获得喇叭状孔的纳米网。为了实现上述目标，本专利技术采用的技术方案，包括以下步骤：（1）涂覆胶体粒子。清洗、烘干光滑的基底，在基底上均匀涂覆胶体粒子溶液，干燥后得到单层紧密排列的胶体粒子阵列；（2）电沉积牺牲层金属。以单层胶体粒子为掩膜进行电沉积，在基底上的胶体粒子间隙之间沉积出的金属层作为后继工序纳米网成形的牺牲层；（3）电沉积纳米网金属层。以胶体粒子为掩膜、以牺牲层金属为基底进行第二次电沉积，沉积出的金属层为纳米网的材料；（4）去除胶体粒子。将沉积金属后的基底浸没在有机溶剂中进行超声清洗，去除胶体粒子得到规则的碗状结构阵列；（5）腐蚀牺牲层金属、得到纳米网。将沉积金属层的基底放入牺牲层金属的腐蚀液中，超声振荡，腐蚀、溶解掉牺牲层金属，从牺牲层上脱离的金属层即为制作的金属纳米网。本专利技术与传统的制作金属纳米网的方法相比，其有益效果是：制作步骤少，操作简单，分离方便，生产成本低；借助胶体粒子侧壁形状来获得规则阵列的喇叭孔形纳米网，可通过选择不同粒径的胶体粒子和控制牺牲层的沉积厚度来简单方便地控制纳米网孔的孔径大小。该纳米网可用于医用喷雾片等方面。由该方法制作的纳米网具有形状较好的喇叭状孔结构，可通过调整胶体粒子直径、牺牲层厚度和纳米网厚度获得不同喇叭状孔上下孔径尺寸的纳米网。附图说明图1为本专利技术的金属纳米网制作流程示意图，其中：（1）涂覆胶体粒子；（2）电沉积牺牲层金属；（3）电沉积纳米网金属层；（4）去除胶体粒子；（5）腐蚀牺牲层金属、得到纳米网。图2为流程示意图1中步骤（1）对应的涂覆单层胶体粒子阵列的基底立体图。图3为流程示意图1中步骤（2）对应的电沉积牺牲层金属后的胶体粒子阵列的基底立体图。图4为流程示意图1中步骤（3）对应的电沉积纳米网金属层后的胶体粒子阵列的基底立体图。图5为流程示意图1中步骤（4）对应的去除胶体粒子后的沉积层和基底的立体图。图6为流程示意图1中步骤（5）对应的制作的纳米网立体图。图7为纳米网喇叭状孔大小孔直径计算的几何关系图。其中，1为基底，2为胶体粒子，3为牺牲层金属，4为纳米网金属层，401为碗状结构，5为纳米网，501为纳米网通孔结构，502为纳米网实体结构，d1为纳米网喇叭状孔的大孔直径，d2为纳米网喇叭状孔的小孔直径，D为胶体粒子直径，a为牺牲层厚度，b为纳米网厚度。具体实施方式本实施方式中以胶体粒子为掩膜、结合电沉积工艺和腐蚀牺牲层工艺制作纳米网，下面结合附图说明本实施方式。（1）在基底1上涂覆胶体粒子2。清洗、烘干光滑的基底1；在基底1上均匀涂覆胶体粒子溶液，干燥后得到单层紧密排列的胶体粒子2阵列。所述的基底1可选用表面光滑的金属板或导电的光滑平面，如不锈钢、钢板、铝板、镍板、ITO玻璃或表面带有导电层的玻璃。所述的胶体粒子2为不导电胶体粒子，如聚苯乙烯胶体粒子或二氧化硅胶体粒子，其直径根据所需的纳米网孔的尺寸选择，可为几十微米到几百纳米，本专利技术选择10μm~300nm的胶体粒子。所述的涂覆胶体粒子2的方法可为界面自组装法、重力沉降自组装法或水平沉积自组装法。所述胶体粒子2排列方式可为密排六方排列或密排四方阵列，由涂覆工艺和工艺参数决定，根据所需纳米网结构确定。（2）电沉积牺牲层金属3。以基底1为阴极、单层胶体粒子2为掩膜进行电沉积，在基底1上的胶体粒子2间隙之间沉积出的金属层3作为后继工序纳米网5成形的牺牲层。所述牺牲层金属3在后继的工序中将被腐蚀掉，其材料为电镀性良好、易被腐蚀的金属，如镍。所述牺牲层金属3的厚度由纳米网金属层4的厚度决定，要小于胶体粒子2的半径。（3）电沉积纳米网金属层4。以胶体粒子2为掩膜、以牺牲层金属3为基底进行第二次电沉积，沉积的金属层4为纳米网5的材料。所述纳米网金属层4的材料为纳米网5所需材料，如铜。所述纳米网金属层4的厚度小于胶体粒子2的半径减去牺牲层金属3的厚度。（4）去除胶体粒子2。将沉积金属4后的基底1浸没在有机溶剂中超声清洗30分，去除胶体粒子2得到规则的碗状结构401阵列，所述的有机溶剂为酒精或丙酮溶液。（5）腐蚀牺牲层金属3、得到纳米网5。将表面沉积有金属层4的基底1放入牺牲层金属3的腐蚀液中，超声振荡，腐蚀、溶解掉牺牲层金属3，从牺牲层金属3上脱离的金属层4即为金属纳米网5结构。所述的腐蚀液为只和牺牲层金属3发生反应、而不和纳米网金属层4反应的化学溶液。所述的纳米网的喇叭状孔的大小孔直径由胶体粒子直径D、牺牲层厚度a和纳米网厚度b确定：。调整胶体粒子直径D、牺牲层厚度a或纳米网厚度b的尺寸，可得到不同的纳米网的特征尺寸。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属纳米网的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）涂覆胶体粒子：在基底上均匀涂覆胶体粒子溶液，干燥后得到单层紧密排列的胶体粒子阵列；（2）电沉积牺牲层金属：以单层胶体粒子为掩膜进行电沉积，在基底上沉积出牺牲层金属；（3）电沉积纳米网金属层：以胶体粒子为掩膜、以牺牲层金属为基底进行第二次电沉积，沉积的金属层为纳米网的材料；（4）去除胶体粒子：通过有机溶剂去除胶体粒子得到规则的碗状结构阵列；（5）腐蚀牺牲层金属、得到纳米网：将沉积金属层的基底放入选择性腐蚀液中，腐蚀掉牺牲层金属，从牺牲层上脱离的金属层即为制作的纳米网。

【技术特征摘要】
1.一种金属纳米网的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）涂覆胶体粒子：在基底上均匀涂覆胶体粒子溶液，干燥后得到单层紧密排列的胶体粒子阵列；（2）电沉积牺牲层金属：以单层胶体粒子为掩膜进行电沉积，在基底上沉积出牺牲层金属；（3）电沉积纳米网金属层：以胶体粒子为掩膜、以牺牲层金属为基底进行第二次电沉积，沉积的金属层为纳米网的材料；（4）去除胶体粒子：通过有机溶剂去除胶体粒子得到规则的碗状结构阵列；（5）腐蚀牺牲层金属、得到纳米网：将沉积金属层的基底放入选择性腐蚀液中，腐蚀掉牺牲层金属，从牺牲层上脱离的金属层即为制作的纳米网。2.根据权利要求1所述的一种金属纳米网的制作方法，其特征在于，步骤（1）所述的基底可采用表面光滑的金属板或导电的光滑平面，如不锈钢、钢板、铝板、镍板、ITO玻璃或表面带有导电层的玻璃。3.根据权利要求1所述的一种金属纳米网的制作方法，其特征在于，步骤（1）所述的胶体粒子为不导电胶体粒子，如聚苯乙烯胶体粒子或二氧化硅胶体粒子，其直径根据所需的纳米网孔的尺寸选择，可为几十微米到几...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦歌，张云燕，王冠，周奎，闫亮，明平美，刘凯瑞，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41