【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料，具体涉及一种纳米金属-氧化物复合薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、纳米金属-氧化物复合材料结合了纳米晶金属(晶粒尺寸小于100 nm)和氧化物的优异性能，如纳米晶金属的高强度，高硬度，优异的催化性能以及氧化物良好的高温热稳定性能。由于含有纳米级的金属颗粒，纳米金属-氧化物复合材料表现出独特的化学和物理特性，被广泛应用于催化，传感，光学器件等众多领域。例如，当金被细分为纳米级时，其反应性由惰性转变为相当高的活性，成为众多反应过程中不可替代的催化剂之一。然而，许多工业上的重要反应和应用要求催化剂暴露于高温或者在长时间的恶劣工作条件下运行。在传统的金属与氧化物复合的材料体系中，小尺寸的金属纳米颗粒通常镶嵌或负载于氧化物基质中/上，由于具有高密度的界面/晶界，金属纳米颗粒在高温下会经历快速的晶粒生长，导致复合材料结构的破坏及相关性能的失效。这极大的限制了金属与氧化物复合材料的应用。此外，金属纳米颗粒卓越的物理化学特性很大程度上依赖其超细尺寸所产生的特殊效应，特别是表面等离子体效应与纳米颗粒的尺寸和分布强烈相关。然而，纳米级的尺寸也为其带来了一定的局限性。金属纳米粒子的高反应活性及较高的能量状态可能会导致不稳定的化学成分和表面结构，使材料在长时间的应用条件下性能逐渐退化。
2、针对以上现状，本专利技术提供了一种具有独特界面结构的新型纳米金属-氧化物复合薄膜，综合了金属纳米颗粒的光学、电学特性和氧化物高强度、高硬度、耐高温、抗氧化等优点。该复合薄膜是由纳米级金属颗粒和纳米级氧化物构成的连续薄膜，其中金属颗
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种纳米金属-氧化物复合薄膜及其制备方法，制备出了具备高热稳定性的纳米金属-氧化物薄膜材料。
2、本专利技术通过如下技术方案实现：
3、一种纳米金属-氧化物复合薄膜，该复合薄膜是由纳米级金属颗粒和纳米级氧化物构成的连续薄膜，所述复合薄膜中的所述金属颗粒均匀分布，所述氧化物作为所述金属颗粒间的界面层将所述金属颗粒隔离；所述复合薄膜化学式为：m x(anom)1- x，其中0.01≤ x≤0.91，m为具有强结晶性的金属，anom为具有高成形能的氧化物。
4、进一步，具有强结晶性的金属m为au、ag、pt、ir、pd、rh、ni、cu或al中的任一种或两种。
5、进一步，双金属纳米颗粒中氧亲和力更强的元素偏析在所述金属颗粒与所述氧化物的界面处，所述金属颗粒与所述氧化物形成金属核-金属/氧化物“双壳层”结构。
6、进一步，具有高形成能的氧化物anom为zro2、sio2、al2o3、mgo、tio2或zno中任一种。
7、进一步，所述金属颗粒尺寸小于等于100 nm，所述金属颗粒之间的距离为1-5 nm。
8、本专利技术还提供了一种上述纳米金属-氧化物复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
9、s1：将用于纳米金属-氧化物复合薄膜附着的基板放入烧杯中，依次用丙酮、酒精、去离子水超声清洗10-20 min，然后用氮气枪吹干；
10、s2：将基板放入真空镀膜设备中，将溅射室真空抽至2×10-4 pa以下，用高能ar+束轰击基板10 min以去除表面污染物；
11、s3：将一个/两个金属靶与一个氧化物靶固定在溅射室中，引入30 sccm的高纯氩气同时轰击靶材，使轰击出的金属离子和氧化物分子同时沉积到基板上；或者
12、固定三个金属靶，其中一个为活泼金属靶，引入30 sccm的氩气轰击金属靶材同时引入20 sccm的氧气，使轰击出的活泼金属离子与氧离子结合，使轰击出的活泼金属离子与氧离子结合，形成氧化物分子，与其他靶材上轰击出的金属离子同时沉积到基板上。
13、进一步，所述步骤s3中，所述金属靶采用au、ag、pt、ir、pd、rh、ni、cu或al中的任一种或两种；所述活泼金属靶采用zr、al、mg、ti或zn中任一种。
14、进一步，所述步骤s3中，所述氧化物靶采用zro2、sio2、al2o3、mgo、tio2或zno中任一种。
15、进一步，所述步骤s3中，工作压强为0.6-3 pa，沉积时基板温度为25-100°c。
16、进一步，所述步骤s3中，溅射过程中的金属靶材通过直流磁控溅射控制，功率为1-16 w，氧化物靶材通过射频磁控溅射控制，功率为120-200 w。
17、相对于现有技术，本专利技术具有的有益效果为：
18、在传统的金属与氧化物复合的材料体系中，小尺寸的金属纳米颗粒通常镶嵌或负载于氧化物基质中/上，由于具有高密度的晶界/界面，金属纳米颗粒在高温下会经历快速的晶粒生长，导致复合材料结构的破坏及相关性能的失效。而本专利技术中的纳米金属-氧化物复合薄膜具有一下特点：
19、1、该纳米金属-氧化物复合薄膜具有非常高的热稳定性，其独特的界面结构提高了材料的动力学和热力学稳定性，使金属纳米颗粒在高温下得以稳定存在。该纳米金属-氧化物复合薄膜的薄膜结构不受高温破坏，包含的金属纳米颗粒在700°c以下不发生团聚。
20、2、该纳米金属-氧化物复合薄膜的金属纳米颗粒由一种或两种金属元素组成，双金属颗粒中氧亲和力更强的元素受氧化物的诱导偏析在金属纳米颗粒和氧化物的界面处，与外层氧化物形成金属核-金属/氧化物“双壳层”结构，作为防止金属纳米颗粒迁移和聚结的强大动力学屏障。
21、3、该纳米金属-氧化物复合薄膜包含尺寸小于等于100 nm的纳米级金属颗粒，能够在很宽的成分范围内形成，随着金属含量的增加，金属纳米颗粒未发生团聚，且轮廓清晰，分散均匀，电学性能得到提高。
22、4、该纳米金属-氧化物复合薄膜成膜率高，附着性好，可以在广泛的温度范围内下制备，允许多种基板的广泛使用；且该复合薄膜具有非常好的可重复性，生产成本低，适用于工业规模的生产；同时具备超高热稳定性，可作为耐高温涂层在严苛的工业条件下应用。
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1.一种纳米金属-氧化物复合薄膜，其特征在于：该复合薄膜是由纳米级金属颗粒和纳米级氧化物构成的连续薄膜，所述复合薄膜中的所述金属颗粒均匀分布，所述氧化物作为所述金属颗粒间的界面层将所述金属颗粒隔离；所述复合薄膜化学式为：Mx(AnOm)1-x，其中0.01≤x≤0.91，M为具有强结晶性的金属，AnOm为具有高成形能的氧化物。
2.如权利要求1所述的金属-氧化物纳米复合薄膜，其特征在于，具有强结晶性的金属M为Au、Ag、Pt、Ir、Pd、Rh、Ni、Cu或Al中的任一种或两种。
3.如权利要求2所述的纳米金属-氧化物复合薄膜，其特征在于，双金属纳米颗粒中氧亲和力更强的元素偏析在所述金属颗粒与所述氧化物的界面处，所述金属颗粒与所述氧化物形成金属核-金属/氧化物“双壳层”结构。
4.如权利要求1所述的金属-氧化物纳米复合薄膜，其特征在于，具有高形成能的氧化物AnOm为ZrO2、SiO2、Al2O3、MgO、TiO2或ZnO中任一种。
5.如权利要求1所述的纳米金属-氧化物复合薄膜，其特征在于，所述金属颗粒尺寸小于等于100 nm，所述金
6.如权利要求1所述的纳米金属-氧化物复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的金属-氧化物纳米复合薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述金属靶采用Au、Ag、Pt、Ir、Pd、Rh、Ni、Cu或Al中的任一种或两种；所述活泼金属靶采用Zr、Al、Mg、Ti或Zn中任一种。
8.如权利要求6所述的金属-氧化物纳米复合薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述氧化物靶采用ZrO2、SiO2、Al2O3、MgO、TiO2或ZnO中任一种。
9.如权利要求6所述的金属-氧化物纳米复合薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，工作压强为0.6-3 Pa，沉积时基板温度为25-100°C。
10.如权利要求6所述的金属-氧化物纳米复合薄膜制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，溅射过程中的金属靶材通过直流磁控溅射控制，功率为1-16 W，氧化物靶材通过射频磁控溅射控制，功率为120-200 W。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米金属-氧化物复合薄膜，其特征在于：该复合薄膜是由纳米级金属颗粒和纳米级氧化物构成的连续薄膜，所述复合薄膜中的所述金属颗粒均匀分布，所述氧化物作为所述金属颗粒间的界面层将所述金属颗粒隔离；所述复合薄膜化学式为：mx(anom)1-x，其中0.01≤x≤0.91，m为具有强结晶性的金属，anom为具有高成形能的氧化物。
2.如权利要求1所述的金属-氧化物纳米复合薄膜，其特征在于，具有强结晶性的金属m为au、ag、pt、ir、pd、rh、ni、cu或al中的任一种或两种。
3.如权利要求2所述的纳米金属-氧化物复合薄膜，其特征在于，双金属纳米颗粒中氧亲和力更强的元素偏析在所述金属颗粒与所述氧化物的界面处，所述金属颗粒与所述氧化物形成金属核-金属/氧化物“双壳层”结构。
4.如权利要求1所述的金属-氧化物纳米复合薄膜，其特征在于，具有高形成能的氧化物anom为zro2、sio2、al2o3、mgo、tio2或zno中任一种。
5.如权利要求1所述的纳米金属-氧化物复合薄膜，其特征在于，所述金属颗粒...
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