本发明专利技术金属／有机多层膜的制备方法，特征在于先用射线辐照还原含有表面活性剂和ＯＨ自由基瘁灭剂的无机盐水溶液制备配位体稳定的金属纳米粒子，再采用电泳法淀积金属／有机多层膜；其金属层为致密、排列有序的单晶或取向膜，质量比现有ＬＢ膜的金属层好；本方法采用的原料价廉易得，克服了现有ＬＢ技术制备的金属／有机多层膜种类少、金属层不连续的缺点，大大增加了金属／有机多层膜的种类。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
一种利用电泳法制备金属/有机多层膜的方法本专利技术属于金属/有机多层膜的制备技术，涉及电泳法和辐照还原法。《物理》杂志1996年第25卷第一期54-63页评述了利用LB(Langmuir-Blodgett)技术，将有机金属分子在水气界面上形成固体膜，然后逐层移叠到固体衬底上得到金属/有机多层膜的方法。这是目前制备金属/有机多层膜的一种较为成熟的技术。但由于具有表面活性的有机金属分子数量少且难以得到，因此适用LB技术制备的金属/有机多层膜的种类很有限。另外，这种多层膜的金属层为单原子层或双原子层，由于并不是完全致密而导致金属膜不连续。然而，这种金属/有机多层膜的金属层和有机层的厚度只有几个纳米或更少，这样两金属层之间的有机层就构成了一个遂道结；整个多层膜构成了一个一维量子限阵列。这种金属/有机多层膜在微电子学领域有潜在的应用前景。美国《物理化学杂志》(J．Phys．Chem.1993，97，6334-6336)和英国《自然》杂志(Nature，1997，386/6，57-59)曾报道过利用带电的胶体粒子在电场作用下作定向运动的电泳现象采淀积胶体粒子单层膜的方法。但至今尚未见到用电泳法淀积配位体稳定的金属纳米粒子来制备金属/有机多层膜的报道。英国《自然》杂志(Nature，1962，196/17，666-667)和第6届国际辐射化学研讨会(1986)论文集(6th Symp.On Radiation Chemistry，1986，89-95)都报道过利用射线在水溶液中产生具有较强还原性的水合电子，使含有表面活性物质和OH自由基瘁灭剂的水溶液中的金属离子还原成配位体稳定的金属纳米粒子的方法。这种方法适用范围较广，凡是在水溶液中能被水合电子还原的金属离子都可以制备相应的配位体稳定的金属纳米粒子。目前人们已经制备出了Au、Ag、Cu、Rh、Os、Fe、Co、Ni、Zn、Pb、Pt、Ir等金属的纳米粒子，以及Cu/Pd，Cu/Au、Ni/Pt等二元合金的配位体稳定的金属纳米粒子。原则上来说，凡是能溶解于水的负离子型或极性表面活性物质都可用作稳定剂；目前常用的有聚乙烯醇、聚丙烯酸、柠檬酸盐、硫醇等。OH自由基瘁灭剂主要有甲酸根离子和醇类，目前主要用的是异丙醇。辐照所用的射线主要有γ-射线、紫外线、阴极射线等。但至今尚未见到用辐照还原法制备的配位体稳定的金属纳米粒子来制备金属/有机体多层膜的报道。到目前为止，尚未见到将电泳法淀积和辐照还原法制备配位体稳定的金属纳米粒子这两种方法结合起来，用于制备金属/有机多层膜的报道。-->本专利技术的目的是提出一种利用电泳法淀积由辐照还原法产生的配位体稳定的金属纳米粒子来制备金属/有机多层膜的方法，以改善其金属层的质量，并增加金属/有机多层膜的种类。这种利用电泳法制备金属/有机多层膜的方法，其特征在于将电泳技术和辐照还原法相结合制备金属/有机多层膜，它包括以下步骤：(1)用射线辐照还原含有表面活性剂和OH自由基瘁灭剂的无机盐水溶液制备配位体稳定的金属纳米粒子：(a)、配制含有表面活性剂和OH自由基瘁灭剂的无机盐水溶液：所述试剂及浓度范围为：金属离子 10-5-10-3mol/L 表面活性剂(即稳定剂)10-5-10-2mol/L OH自由基瘁灭剂 0.1-0.6mol/L所述金属离子，其金属是能被水溶液中水合电子还原成金属原子的金属；所述表面活性剂为负离子型或极性表面活性剂；为了得到好的多层膜，稳定剂的浓度在上述范围内要尽可能的低；所述OH自由基瘁灭剂包括甲酸根离子、异丙醇或聚乙烯醇；(b)、将无机盐水溶液倒入玻璃容器中，密封后用氮气或惰性气体排尽容器中的氧气；如果用紫外线辐照，要用石英容器；(c)、用射线照射适当时间至金属纳米粒子生成；一般来说，金属纳米粒子的生成都伴有溶液的颜色变化。如果观察到明显的颜色变化，则说明金属纳米粒子已生成。(2)、用电泳法淀积金属/有机多层膜：以间距为1mm-3mm的导电片作为一对电极，设置于绝缘淀积槽中，另以薄导电衬底附在阳极上；将上述制得的配位体稳定的金属纳米粒子胶体注入该绝缘淀积槽中；淀积电压为10-100mV，淀积时间不少于30秒。对于金、银等较稳定的金属纳米粒子胶体，上述过程可在空气中操作；对于其他较为活泼的金属，则上述过程必须在氮气或惰性气体保护下(例如在氮气或惰性气体保护的手套箱中)操作。为了对膜的形貌和结构进行观察和分析，可在阳极上附以喷碳铜网。本专利技术金属/有机多层膜的形成机理如下：带电的配位体稳定的金属胶体粒子处于电场中时，将沿电场方向极化，带负电的配-->位体被拉向阳极一边，金属核滞留在阴极一边，并被沉积到阳极上，按配位体朝向阳极，金属核远离阳极的方向一层一层地排列。在电场的诱导下，金属核由于失去了配位体的保护而与相邻的金属核相互接触，扩散；金属原子重排并结晶成单晶或取向膜，同时有机配位体则形成附着在金属膜上的一层有机膜；如此，形成结构为阳极/有机/金属/有机/金属/…/金属的金属/有机多层膜。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：由于本专利技术采用了将电泳淀积法和辐照还原法制备配位体稳定的金属纳米粒子相结合的技术，克服了现有LB技术制备金属/有机多层膜种类少、金属层不连续的缺点，产生了以下优点：(1)本专利技术所采用的原料无机盐、表面活性剂和OH自由基瘁灭剂都是普通的原材料，价廉易得；(2)由于本专利技术利用了辐照还原法制备的配位体稳定的金属纳米粒子，这是一类在水溶液中能被水合电子还原的金属，其中涉及的金属可以是贵金属(如金，银，铜…)，也可以是非贵金属(如铁，钴，镍，锌…)，而稳定剂是极性或负离子型表面活性剂，因此大大增加了金属/有机多层膜的种类；(3)由于本专利技术采用电泳淀积制备多层膜，所得金属层为致密、排列有序的单晶或取向膜，质量比现有不甚致密的LB膜的单原子层或双原子层的金属层好。以下是本专利技术的实施例。实施例1：金属银/聚丙烯酸脂多层膜的制备。1、采用辐照还原法制备聚丙烯酸稳定的银纳米粒子。(1)、配制含硫酸银(Ag2SO4)5×10-3mol/L、聚丙烯酸(分子量小于2000)5×10-2mol/L、异丙醇0.5mol/L的银盐水溶液；(2)、将银盐水溶液密封在石英管中，并用氮气排尽石英管中的空气；(3)、将4只30W 254nm紫外灯按与石英管互相平行的方向、均匀分布在直径为40cm的圆周上，石英管放在由4只紫外灯组成的圆周的中心，照射10min。2、采用电泳法淀积银/聚丙烯酸脂多层膜。(1)、用2×2平方厘米的铜箔做电极，使两电极间距为3毫米，设置于聚氟乙烯淀积槽中；薄导电衬底附在阳极上。为了观察在阳极上淀积的多层膜，本实施例中以喷碳的电镜铜网代替薄导电衬底附在阳极上。-->(2)、将上述辐照后的银盐水溶液倒入聚氟乙烯淀积槽中，在电极间接通20mV直流电压100秒钟。淀积完毕，从淀积槽中取出电极，并断开电源。3、银/有机体多层膜的检测。(1)用透射电子显微镜的明场象或暗场象的衬度来确定多层膜中的金属层数；也可以用透射电子显微镜的衍射本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用电泳法制备金属／有机多层膜的方法，特征在于将电泳技术和辐照还原法相结合制备金属／有机多层膜，包括以下步骤：（１）用射线辐照还原含有表面活性剂和ＯＨ自由基瘁灭剂的无机盐水溶液制备配位体稳定的金属纳米粒子：（ａ）、配制含有表面活 性剂和ＯＨ自由基瘁灭剂的无机盐水溶液：所述试剂及浓度范围为：金属离子 １０↑［－５］－－－１０↑［－３］ｍｏｌ／Ｌ表面活性剂 １０↑［－５］－－－１０↑［－２］ｍｏｌ／ＬＯＨ自由基瘁灭剂 ０．１－－－０．６ｍｏｌ／Ｌ所述金属 离子中的金属是能被水溶液中水合电子还原成金属原子的金属；所述表面活性剂为负离子型或极性表面活性剂；所述ＯＨ自由基瘁灭剂包括甲酸根离子，异丙醇，或聚乙烯醇；（ｂ）、将无机盐水溶液倒入玻璃容器中；（ｃ）、在惰性气氛中用射线照射适 当时间至金属纳米粒子生成；（２）、用电泳法淀积金属／有机多层膜：以导电片作电极，电极间距为１ｍｍ－３ｍｍ；薄导电衬底附在阳极上；将步骤（１）中制得的配位体稳定的金属纳米粒子胶体注入绝缘淀积槽中；淀积电压为１０－１００ｍＶ，淀积时 间不少于３０秒。...
【技术特征摘要】
1、一种利用电泳法制备金属/有机多层膜的方法，特征在于将电泳技术和辐照还原法相结合制备金属/有机多层膜，包括以下步骤：(1)用射线辐照还原含有表面活性剂和OH自由基瘁灭剂的无机盐水溶液制备配位体稳定的金属纳米粒子：(a)、配制含有表面活性剂和OH自由基瘁灭剂的无机盐水溶液：所述试剂及浓度范围为：金属离子 10-5-10-3mol/L 表面活性剂 10-5-10-2mol/L OH自由基瘁灭...
【专利技术属性】
技术研发人员：李惠祥，林铭章，侯建国，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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