一种具有特殊结构的透射电镜载网及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有特殊结构的透射电镜载网及其制备方法，该透射电镜载网包括金属载网骨架和所述金属载网骨架的镂空孔上部分覆盖有碳纳米管自交织薄膜层。制备方法，包括：将碳纳米管、分散剂与溶剂混合，得到分散液；将分散液滴在金属载网骨架的单侧，单向刮涂至金属载网骨架的另一侧；清除表面多余分散液后，加热烘干得到具有特殊结构的透射电镜载网。本发明专利技术公开的透射电镜载网，针对将金属沉积物通过电沉积至该透射电镜载网并在冷冻电镜下对金属沉积物进行表征观察的操作时，可以保证金属沉积物均匀沉积于碳纳米管自交织薄膜层上，且特殊的部分覆盖结构为透射电镜表征提供了有利的观察区域。有利的观察区域。有利的观察区域。

【技术实现步骤摘要】
一种具有特殊结构的透射电镜载网及其制备方法


[0001]本专利技术涉及透射电镜表征分析领域，尤其涉及一种具有特殊结构的透射电镜载网及其制备方法。

技术介绍

[0002]透射电镜表征技术极大程度促进了电化学能源材料的科学发展。通过将所需要观察的样品负载在载网上，在高度真空的环境下透射电镜可以得到材料纳米级别的化学信息与空间信息。由于电子束无法穿透过厚的样品，透射电镜制备样品需要避免样品堆叠且样品大小厚度合适。目前商业化的透射电镜载网主要分为碳支撑膜载网、芳华膜载网，超薄碳载网等，覆盖于金属载网上连续完整的膜层可以为纳米级样品提供样品观察表征区域。
[0003]为了研究高能量密度金属负极中的金属沉积/剥离机制(锂、钠、钾、镁、锌、铜、铝等)，Cui等人开发了一种将金属沉积物电沉积至商业化透射电镜载网并在冷冻电镜下对金属沉积进行表征观察(Atomic structure of sensitive batterymaterials and interfaces revealed by cryo
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electron microscopy，Science 2017，358,506
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510)。随即，众多课题组采用该种制样方法对金属沉积进行观察与表征(Enabling Atomic
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Scale Imaging of Sensitive Potassium Metal and Related Solid Electrolyte Interphases Using Ultralow
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Dose Cryo
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TEM，AdvancedMaterials2021,33,2102666；Probing the Na metal solid electrolyte interphase via cryo
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transmission electron microscopy,Nature Communications 2021,12,3066)。但是在这种制样方法中，金属电沉积过程倾向于发生在金属载网骨架上，这会造成在载网镂空孔中的可透射电镜观察的样品极少。
[0004]针对商业化载网上电沉积样品难以透射电镜表征这一问题，开发具有特殊镂空孔结构、具有可控沉积区域的透射电镜载网意义重大。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术公开了一种具有特殊结构的透射电镜载网，针对将金属沉积物通过电沉积至该透射电镜载网并在冷冻电镜下对金属沉积物进行表征观察的操作时，可以保证金属沉积物均匀沉积于碳纳米管自交织薄膜层上，且特殊的部分覆盖结构为透射电镜表征提供了有利的观察区域。
[0006]具体技术方案如下：
[0007]一种具有特殊结构的透射电镜载网，包括金属载网骨架，所述金属载网骨架的镂空孔上部分覆盖有碳纳米管自交织薄膜层。
[0008]所述碳纳米管自交织薄膜层覆盖所述镂空孔面积的10～90％，厚度为1nm～5μm。
[0009]本专利技术公开的透射电镜载网，其金属载网骨架的镂空孔的一侧覆盖有碳纳米管自交织薄膜层，另一侧为镂空。针对将金属沉积物直接电沉积至透射电镜载网上的操作，采用本专利技术公开的具有特殊结构的透射电镜载网，金属沉积物可以均匀沉积于覆盖有碳纳米管
自交织薄膜层上，避免金属沉积物仅在导电的金属载网骨架上沉积，从而用于透射电镜表征。
[0010]经试验发现，若将碳纳米管替换为其它的常见碳材料，如石墨烯，将无法在金属载网骨架上形成自交织薄膜层，无法实现部分覆盖。
[0011]所述金属载网骨架的材质选自铜、镍、钛或钼，目数为100～1000目；所述金属载网骨架中的镂空孔为圆形，方形或多边形。
[0012]本专利技术还公开了所述的具有特殊结构的透射电镜载网的制备方法，包括：
[0013]将碳纳米管、分散剂与溶剂混合，得到分散液；将所述分散液滴在金属载网骨架的单侧，单向刮涂至金属载网骨架的另一侧；清除表面多余分散液后，加热烘干得到所述具有特殊结构的透射电镜载网。
[0014]所述碳纳米管选自单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管，或者是功能化的单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。
[0015]所述功能化的单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管是指在单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管表面接枝羧基、氨基、羟基等可反应性基团。
[0016]所述分散剂用于将所述碳纳米管均匀分散于溶剂中，选自本领域的常规种类，如十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
[0017]所述溶剂选自可以用于分散碳纳米管的溶剂，选自水、1,3二氧戊环、乙二醇二甲醚、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、二甲基亚砜、环丁砜、二甲基甲酰胺、丙酮、乙醇、甲醇、六氟异丙醇、磷酸三乙酯、尿素、乙基脲、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐中的一种或多种。
[0018]优选的，所述溶剂选自水，采用水作为溶剂形成的含碳纳米管的分散液具有合适的张力，可以在金属载网骨架表面形成部分覆盖的自交织薄膜层。
[0019]优选的，所述分散液中碳纳米管的含量大于0.2wt％，但小于3.0wt％；分散剂的含量为0.001～5wt％。
[0020]经试验发现，碳纳米管的含量过低难以形成自交织薄膜层覆盖于金属载网骨架的镂空孔上；但含量过高会堵塞该镂空孔，均不利于透射电镜表征。
[0021]进一步优选，所述分散液中碳纳米管的含量为0.7～1.5wt％，碳纳米管与分散剂等浓度加入。该含量下的分散液可以在金属载网骨架的镂空孔上成功形成部分覆盖的碳纳米管自交织薄膜层。
[0022]再优选，所述分散液中碳纳米管的含量为1.0～1.5wt％。制备得到的透射电镜载网，可以保证金属沉积物均匀沉积于碳纳米管自交织薄膜层上，且特殊的半覆盖结构为透射电镜表征提供了有利的观察区域。
[0023]优选的，所述加热烘干，温度为30～150℃，时间为0.1～2h。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025]本专利技术公开了一种具有特殊结构的透射电镜载网，包括金属载网骨架和在所述金属载网骨架的镂空孔上部分覆盖的碳纳米管自交织薄膜层。针对将金属沉积物通过电沉积至该透射电镜载网并在冷冻电镜下对金属沉积物进行表征观察的操作时，本专利技术公开的透
射电镜载网可以保证金属沉积物均匀沉积于碳纳米管自交织薄膜层上，且特殊的部分覆盖结构为透射电镜表征提供了有利的观察区域。
附图说明
[0026]图1为实施例1制备的具有特殊结构的透射电镜载网的扫描电镜图；
[0027]图2为锌金属电沉积于实施例1中制备的具有特殊结构的透射电镜载网的扫描电镜图；
[0028]图3为锌金属电沉积于商业化透射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有特殊结构的透射电镜载网，包括金属载网骨架，其特征在于，所述金属载网骨架的镂空孔上部分覆盖有碳纳米管自交织薄膜层。2.根据权利要求1所述的具有特殊结构的透射电镜载网，其特征在于，所述碳纳米管自交织薄膜层覆盖所述镂空孔面积的10～90％，厚度为1nm～5μm。3.根据权利要求1所述的具有特殊结构的透射电镜载网，其特征在于，所述金属载网骨架的材质选自铜、镍、钛或钼，目数为100～1000目。4.一种根据权利要求1～3任一项所述的具有特殊结构的透射电镜载网的制备方法，其特征在于，包括：将碳纳米管、分散剂与溶剂混合，得到分散液；将所述分散液滴在金属载网骨架的单侧，单向刮涂至金属载网骨架的另一侧；清除表面多余分散液后，加热烘干得到所述具有特殊结构的透射电镜载网。5.根据权利要求4所述的具有特殊结构的透射电镜载网的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管选自单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管，或者是功能化的单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。6.根据权利要求4所述的具有特殊结构的透射电镜载网的制备方法，其特征在于，所述分散剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆盈盈，张魏栋，陈芳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：