一种图案化、高比表面积纳米薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤一，采用化学试剂清洗基底；步骤二，在基底表面旋涂光刻胶；将激光透过掩膜版辐照光刻胶，进行区域曝光；将曝光后的光刻胶连同基底浸入显影液中，分解光刻胶，显示出设计图案；步骤三，将金属纳米线溶液滴入曝光后显示的设计图案后，旋涂；刮拭溢出的光刻胶表面后，静置干燥金属纳米线溶液；步骤四，利用氙气闪灯辐照金属纳米线，使相互接触的金属纳米线相互连接；步骤五，去除多余的光刻胶，获得纳米薄膜。该纳米薄膜相对密度更低，比表面积更大，为结构疏松的多孔材料。松的多孔材料。松的多孔材料。

【技术实现步骤摘要】
一种图案化、高比表面积纳米薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米多孔材料
，具体涉及一种图案化、高比表面积纳米薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高比表面积纳米薄膜与外部流体(气体、电解液等)具有更好的接触，可以提供更多的催化和检测点，因此该材料广泛应用于催化和检测领域中，在燃料电池、气体检测和液体检测等领域具有巨大的潜在应用价值。
[0003]常规制备高比表面积纳米薄膜的方法有脱合金法和热压法，但是脱合金法在制备过程中，会产生大量重金属离子，存在污染环境的重大风险；其次，脱合金法必须使用强腐蚀性化学溶液(硝酸、盐酸、氢氧化钠等)，存在强腐蚀性溶液损伤实验人员的风险；最后，该方法对反应金属的电化学活性要求严格，极大的限制了制备后纳米多孔金属材质的范围。热压法也同样存在较大缺陷，比如采用该方法制备的纳米薄膜相对密度较高、比表面积较小，难以提供更多的催化面积。
[0004]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种图案化、高比表面积纳米薄膜及其制备方法和应用，用于解决目前的纳米薄膜相对密度高、比表面积小，催化效果不佳的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0008]步骤一，采用化学试剂清洗基底；
[0009]步骤二，在基底表面旋涂光刻胶；将激光透过掩膜版辐照光刻胶，进行区域曝光；将曝光后的光刻胶连同基底浸入显影液中，分解光刻胶，显示出设计图案；
[0010]步骤三，将金属纳米线溶液滴入曝光后显示的设计图案后，旋涂；刮拭溢出的光刻胶表面后，静置干燥金属纳米线溶液；
[0011]步骤四，利用氙气闪灯辐照金属纳米线，使相互接触的金属纳米线相互连接；
[0012]步骤五，去除多余的光刻胶，获得纳米薄膜。
[0013]在如上所述的图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，优选，在步骤三之前，还包括将显影后的设计图案进行烘干步骤。
[0014]在如上所述的图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，优选，所述步骤二中，所述激光辐照的能量为50
‑
800mJ/cm2。
[0015]在如上所述的图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，优选，所述步骤三中，金属纳米线为金纳米线、银纳米线、铜纳米线和铁纳米线中的一种或几种混合物。
[0016]在如上所述的图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，优选，所述步骤三中，金属纳米线溶液的浓度为5
‑
10mg/ml。
[0017]在如上所述的图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，优选，所述步骤三中，金属纳米线的直径为30
‑
100nm，长度为10
‑
50μm。
[0018]在如上所述的图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，优选，所述步骤三中，静置干燥金属纳米线溶液的干燥温度为25
‑
40℃。
[0019]在如上所述的图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，优选，所述步骤四中，氙气闪灯辐照的能量为10
‑
20J/cm2。
[0020]一种图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法制备的纳米薄膜。
[0021]一种以图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法制备的纳米薄膜的应用，所述多纳米薄膜应用于催化和传感检测领域。
[0022]有益效果：
[0023]本专利技术的金属纳米线薄膜材料是具有高比表面积的多孔材料，具有较低的相对密度，金属纳米薄膜的相对密度14
‑
30％，适宜应用于催化和传感检测

[0024]采用氙气闪灯辐照可使大范围内相互接触的金属纳米线材料相互连接；并结合旋涂工艺可大面积、高效的制备出纳米薄膜材料，操作简单，易于实现规模化生产。
[0025]本专利技术将掩膜版光刻和氙气闪灯辐照工艺特征、金属纳米线的尺寸效应有效结合，协同作用制备了性能优异的图案化纳米薄膜。
附图说明
[0026]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。其中：
[0027]图1为本专利技术实施例1中图案化、高比表面积纳米薄膜的制备流程图；
[0028]图2为专利技术实施例1中图案化、高比表面积纳米薄膜的光学显微图；
[0029]图3为专利技术实施例1中参与反应的Ag纳米线的实物图；
[0030]图4为本专利技术实施例1中制备图案化、高比表面积纳米薄膜的SEM图；
[0031]图中：101
‑
烧杯，102
‑
清洗液，103
‑
基底，104
‑
滴管，105
‑
光刻胶，106
‑
光刻机，107
‑
掩膜版，108
‑
显影液，109
‑
Ag纳米线溶液，110
‑
氙气闪灯，111
‑
纳米薄膜。
具体实施方式
[0032]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]下面将结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034]本专利技术提供的一种图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，制备的薄膜相对密度更低、比表面积更大，具有多孔结构，适宜于催化和传感检测
，能够提高催化活性和传感检测的灵敏性。且采用旋涂工艺具有可大面积图案化制备、制备速度更快的优势。采用氙气闪灯辐照技术进行的纳米线连接具有显著的“母材低损伤”特点，即母材连接处纳米材料发生熔融连接，非连接处纳米材料的外部形貌几乎不发生变化。金属纳米线内部存在大量的悬挂键，因此其表面能极大，易于和周围的物质发生反应；并且金属纳米线具有大
比表面积。因此，本专利技术有效结合氙气闪灯和金属纳米线的优势，制备获得了高比表面积多孔的纳米薄膜材料，金属纳米薄膜的相对密度为14
‑
30％(比如15％、16％、17％、18％、19％、20％、22％、24％、26％、28％)。
[0035]本专利技术中制备的图案化、高比表面积纳米薄膜应用于催化领域，主要指的是化学催化，比如应用于燃料电池中，加速电池里面的燃料快速反应，短时间内大量提供电能。
[0036]氙光闪灯辐照属于低能束辐照，它利用氙等发出的低能量，直接轰击围绕金属原子核外的电子，赋予电子摆脱原子核引力的能量。这些电子在金属纳米线端部或接触的地方，形成等离子体共振，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤一，采用化学试剂清洗基底；步骤二，在基底表面旋涂光刻胶；将激光透过掩膜版辐照光刻胶，进行区域曝光；将曝光后的光刻胶连同基底浸入显影液中，分解光刻胶，显示出设计图案；步骤三，将金属纳米线溶液滴入曝光后显示的设计图案后，旋涂；刮拭溢出的光刻胶表面后，静置干燥金属纳米线溶液；步骤四，利用氙气闪灯辐照金属纳米线，使相互接触的金属纳米线相互连接；步骤五，去除多余的光刻胶，获得纳米薄膜。2.如权利要求1所述的图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤三之前，还包括将显影后的设计图案进行烘干步骤。3.如权利要求2所述的图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，所述激光辐照的能量为50
‑
800mJ/cm2。4.如权利要求2所述的图案化、高比表面积纳米薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，金属纳米线为金纳米线、银纳米线、铜纳米线和铁纳米线中的一种或几种混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵强，李学伟，刘荣升，职啸林，
申请(专利权)人：河南工学院，
类型：发明
国别省市：