溶胶-凝胶法制备多孔纳米金属铜膜

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1、第２２卷第１期材料科学与工艺Ｖｏｌ?２２Ｎｏ?１２０１４年２月ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦｅｂ．２０１４溶胶－凝胶法制备多孔纳米金属铜膜李明愉，曾庆轩，张慧君，冯长根（北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京１０００８１）摘要：为了制备多孔纳米金属膜材料，以醋酸铜为前躯体、聚乙二醇为模板剂、二乙醇胺为络合剂，通过溶胶－凝胶法在玻璃基片上制备了多孔纳米金属铜膜．利用ＸＲＤ、ＩＲ、ＴＧ－ＤＴＧ和ＳＥＭ对所制备的纳米金属铜膜材料进行了分析及表征，并研究了溶胶浓度、ＰＥＧ添加量、退火温度对多孔铜膜结构的影响．结果表明，当溶胶浓度为０．

2、６ｍｏｌ／Ｌ时，铜离子与ＰＥＧ１０００的毫克分子比值是４２．８６∶１，退火温度为５００℃时，可以得到较好的多孔结构纳米Ｃｕ薄膜．不同的ＰＥＧ加入量、溶胶浓度以及热处理温度都会对薄膜的形貌有较大的影响．关键词：纳米材料；多孔铜；模板法；溶胶－凝胶；薄膜中图分类号：ＴＱ４２４．１文献标志码：Ａ文章编号：１００５－０２９９（２０１４）０１－００８２－０６ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏｐｏｒｏｕｓＣｕｆｉｌｍｓｂｙｓｏｌ⁃ｇｅｌａｎｄｔｅｍｐｌａｔｅｍｅｔｈｏｄＬＩＭｉｎｇｙｕ，ＺＥＮＧＱｉｎｇｘｕａｎ，ＺＨＡＮＧＨｕｉｊｕｎ，ＦＥＮＧＣｈａｎｇｇｅｎ（Ｓｔａｔｅ

3、ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｘｐｌｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｐｒｅｐａｒｅｐｏｒｏｕｓｎａｎｏｍｅｔａｌｆｉｌｍｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｃｏｐｐｅｒａｃｅｔａｔｅｗａｓｕｓｅｄａｓｐｒｅｃｕｒｓｏｒ，ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ（ＰＥＧ）ｗａｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｔｅｍｐｌａｔｅａｇｅｎｔａｎｄｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅｗａｓｕｓｅｄａｓｃｏｍｐｌｅｘｉｎｇａｇｅｎｔ．Ｕｓｉｎｇｔｈｅｓｏｌ⁃ｇｅｌｍｅ

4、ｔｈｏｄ，ｐｏｒｏｕｓｎａｎｏｃｏｐｐｅｒｆｉｌｍｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｏｎｇｌａｓｓｓｕｂｓｔｒａｔｅ．ＸＲＤ，ＩＲ，ＴＧ⁃ＤＴＧａｎｄＳＥＭｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｎａｎｏｍｅｔｅｒｃｏｐｐｅｒｆｉｌｍ．Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｏｆｓｏｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ＰＥＧａｄｄｉｔｉｏｎａｍｏｕｎｔａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｎｎｅａｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｐｏｒｏｕｓｃｏｐｐｅｒｍｅｍｂｒａｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌ

5、ｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｓｏｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｓ０．６ｍｏｌ／Ｌ，ｃｏｐｐｅｒｉｏｎａｎｄＰＥＧ１０００ｍｇｍｏｌｅｃｕｌａｒｒａｔｉｏｉｓ４２．８６∶１ａｎｄｔｈｅａｎｎｅａｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ５００℃，ｎａｎｏＣｕｔｈｉｎｆｉｌｍｗｉｔｈｓｕｐｅｒｉｏｒｐｏｒｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ．ＴｈｅａｍｏｕｎｔｏｆＰＥＧａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｌａｎｄｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｉｌｌｈａｖｅｍａｊｏｒｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｃｏｐ

6、ｐｅｒｍｅｍｂｒａｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｐｏｒｏｕｓｃｏｐｐｅｒ；ｔｅｍｐｌａｔｅｍｅｔｈｏｄ；ｓｏｌ⁃ｇｅｌ；ｆｌｉｍｓ多孔金属材料因具有渗透性好、孔径可调、耐等特点在催化、过滤、表面等离子体共振、传感、热［４－５］高温、耐腐蚀、强度高等优点，是当前发展较快的交换、药物输送等方面有着广阔的应用前景．一种功能性材料．多孔纳米金属的结构特征是内目前，用来制备多孔纳米金属材料的方法主要为部具有大量连通的孔隙，其金属粒子的微观尺寸“模板法”，即将多孔的模板浸入金属盐溶液或者处于纳米尺度，正是这些结构特点赋予了这类材金属的胶体溶液中，通过

7、一定的技术将金属负载［１－３］料在磁、光、电等方面特殊的性能．多孔纳米在模板上，然后通过退火、腐蚀或溶解等方法将模金属材料以其高的比表面积、轻质和节约原材料板去掉，最终制得多孔的金属材料．该方法具有良好的可控性，一般用于制备结构高度有序的多孔［６－７］收稿日期：２０１２－１０－１２．纳米金属材料．模板法制备多孔金属薄膜的基金项目：国防重点基金项目（９１４０Ａ０５０７１１１ＢＱ０１０７）；爆炸科学主要技术有磁控溅射法［８］、电化学沉积法［９］和与技术国家重点实验室自主项目基金（ＹＢＫＴ１２－０３）．溶胶－凝胶法等．溶胶－凝胶技术是一种材料制备作者简介：李明愉（１

8、９７１－），女，博士，副教授，硕士生导