本发明涉及纳米材料的制备
技术领域：
，具体地，涉及一种超薄多孔纳米镍箔的制备方法。
背景技术：
：镍箔是电子、电讯、仪表等工业用的基础材料之一，常用于电磁屏蔽、高储能密度碱性蓄电池、面电阻等应用，经过处理还可作为防火、防潮、防磁的新型包装材料。近年来，由于工业上对一些特殊用途金属材料的需求，镍箔向着更薄及更小的微观结构发展。一方面，超薄镍箔可以减少材料，减轻质量，提高柔性，增大比表面积；另一方面，镍箔表面的多孔纳米阵列提供了活性位点和巨大的表面积，有利于进一步功能化，使其成为优异的复合材料载体。超薄多孔纳米镍箔由于具有优异的物理及化学性能，受到了研究者们的广泛关注。现有的镍箔制备方法多为羰基法或电解法，但均存在很大的不足。例如，cn1110726a公开了一种用电解沉积法生产镍箔的工艺方法，以电解镍为阳极，以可旋转的钛辊筒为阴极，在阴极的旋转下进行电解沉积。电解液中含有niso4·7h2o240-360克/立升,nicl2·6h2o8-40克/立升,h3bo330-45克/立升,电解液的ph1.8-3.4。电解液从电解槽溢出经电解净化、预热，再进入电解槽，控制一定流量闭路循环。该方法制备所得镍箔的颗粒尺寸较大，为微米级，且该方法所用到的电解液具有毒性并污染环境，增加了废液处理成本。cn103031578a公开了一种生产镍箔的电解方法，用铅银板或钛板作阳极，用可以转动且可控制转速的钛辊或不锈钢棍作阴极，将阴极和阳极的两极距控制在9～15mm，向电解槽中循环的通以由200～300g/l的硫酸镍和40～45g/l的硼酸组成且ph为1.7～3.5的电解液，接通电解槽电源并控制电压使阴极电流密度为21～35a/dm2，将电解液温度控制在50～60℃，匀速的转动钛辊或不锈钢棍，通过钛辊或不锈钢棍的不断旋转以至剥离出钛辊或不锈钢棍上电解沉积的镍箔，然后将得到的镍箔水洗、烘干并卷取而成为连续成卷的镍箔，即为所得生产制品。该方法制备过程需要全程进行控制，制备所得镍箔较厚，颗粒尺寸较大，且该方法所用到的电解液具有毒性并污染环境。cn102995085a公开了一种电解法生产粗化镍箔的方法，应用于镍箔的电解法生产领域。它包括如下步骤：步骤一：选取半光亮镍箔作为粗化镍箔的基材，并对半光亮镍箔进行活化处理；步骤二：将步骤一中经活化处理后的半光亮镍箔置于由18～25g/l的硫酸镍和21～23g/l的硫酸铵组成的粗化电解槽中，给粗化电解槽的阴极和阳极通电，在粗化电解槽进行粗化处理；步骤三：将步骤二中经粗化处理后的镍箔置于由200g/l～250g/l的硫酸镍和40～45g/l的硼酸以及40g/l氯化镍组成的溶液的固化电解槽中，给固化电解槽的阴极和阳极通电，进行固化处理；步骤四：将步骤三中固化处理后的镍箔烘干。该方法制备工艺复杂，能耗大，制备所得镍箔的颗粒尺寸较大，且该方法所用到的电解液具有毒性并污染环境，增加了废液处理成本。羰基法虽然生产率高，满足工业化需求，但羰基化过程对生产工艺和设备要求较高且容易引起毒气泄漏，造成严重的环境污染。电解法虽然设备简单，但生产工艺复杂，易受环境因素影响，能耗大，生产率较低。此外，以上制备方法都不具有特殊的超薄多孔纳米结构，因此，本发明对满足特殊应用需求、提高生产率、降低能耗具有重要意义。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本发明首先提供了一种水浴制备超薄多孔纳米镍箔的方法。其基本原理是利用反应形成的纳米镍在烧杯壁上自组装排列形成单层多孔纳米镍箔。该方法操作简单，生产率高，成本低。本发明的技术方案一种水浴制备超薄多孔纳米镍箔的方法，包括以下步骤：步骤s1：制备含ni2+的前躯体液-a液，具体为ni2+、柠檬酸三钠或抗坏血酸、氯铂酸或氯金酸的混合水溶液，搅拌混合均匀；步骤s2：制备还原液-b液，即水合肼(nh4·h2o)水溶液；步骤s3：用氢氧化钠调节a液和b液的ph值；步骤s4：将b液倒入装有a液的烧杯中，随后在70～90℃下水浴加热15min～1h；步骤s5：待反应结束后冷却，取出生长于烧杯壁上的镍箔，用无水乙醇洗涤后放入真空干燥箱中进行干燥处理。优选地，所述ni2+选自氯化镍、硫酸镍、硝酸镍、醋酸镍中的一种或几种；溶液中ni2+的浓度范围为0.01～2m、柠檬酸三钠或抗坏血酸的浓度范围为0.01～2m、氯铂酸或氯金酸的浓度范围为0.01～5mm。各物质浓度范围的选择是根据氧化还原反应中各物质的量、还原剂过量原则、晶种生长原理等理论计算结合实验过程中的不断尝试与摸索得出的。优选地，所述水合肼水溶液中，水合肼的浓度范围为0.01～1m。该优选以还原剂过量为原则，保证了材料的不浪费以及反应的充分进行。优选地，所述a液和b液的体积比为1:1。该优选为下一步a液与b液的混合提供了一个温和稳定的环境。优选地，所述ph值调节过程中氢氧化钠浓度范围为0.01～1m。该优选为水合肼提供了一个ph约为12的碱性环境，有助于水合肼发挥其还原性，更好地进行氧化还原反应。优选地，所述a液和b液在混合后反应温度为80℃，反应时间为30min。该优选可以在较短的时间内保证反应的充分进行，得到理想的镍箔。本发明的另一目的在于提供一种超薄多孔纳米镍箔，所述超薄多孔纳米镍箔通过前述的制备方法制备得到。所述镍箔表面平整洁净，具有金属光泽，由直径约300～400nm的球形颗粒自组装排列而成，呈多孔状，具有单层纳米镍颗粒的厚度。所述镍箔具有优异的导电性能和磁性，可以配合不同的基底用于传感器、电极材料、存储材料、电磁屏蔽材料等领域。本发明还提供了一种在基底上原位生长的超薄多孔纳米镍箔，在烧杯壁上粘贴固定不同的基底(如滤纸、织物、ito基底等)，前述制备方法制备得到的超薄多孔纳米镍箔在基底上原位生长。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1.本发明制备过程简单，耗时短，生产率高，成本低，能满足大规模生产的需求。2.本发明生产得到的超薄多孔纳米镍箔具有单层纳米镍颗粒的厚度(约500nm)，极大减轻了质量，提高了柔性，增大了比表面积，能满足某些特殊的应用需求。3.本发明生产得到的超薄多孔纳米镍箔具有多孔纳米结构，提供了活性位点和巨大的表面积，有利于进一步功能化，使其成为优异的复合材料载体。4.本发明可以在不同的基底(如滤纸、织物、ito基底等)上原位生长出超薄多孔纳米镍箔，直接得到导电导磁的柔性基底，从而实现在可穿戴设备领域上的应用。5.本发明生产得到的超薄多孔纳米镍箔具有优异的导电性能和磁性，可以配合不同的基底用于传感器、电极材料、存储材料、电磁屏蔽材料等领域。附图说明：附图1为本发明中附着在烧杯壁上的超薄多孔纳米镍箔图。附图2为本发明中超薄多孔纳米镍箔的xrd图。附图3为本发明中超薄多孔纳米镍箔的sem图；其中3(a)为镍箔平面图，3(b)为镍箔片层图。其中：由附图2可知，材料与ni的标准pdf卡片完全对应，是面心立方晶体结构。由附图3(a)可知，制备的镍箔由直径约300～400nm的球形颗粒自组装排列而成，呈多孔状；由附图3(b)可知，镍箔具有单层纳米镍颗粒的厚度(约500nm)。具体实施方式：以下用实施例和附图对本发明作进一步说明，但并不局限于此。实施例1：超薄多孔纳米镍箔的制备方法，包含如下步骤：(1)制备含ni2+的前躯体液(a液)：称量1.1g氯化镍，5.6mg氯铂酸和1.8g柠檬酸三钠，加入到30ml去离子水中，搅拌混合均匀。(2)制备还原液(b液)：量取4ml水合肼(40～50％)加入到26ml去离子水中，搅拌混合均匀。(3)制备氢氧化钠水溶液：称量0.4gnaoh加入到40ml去离子水中，搅拌混合均匀。(4)在a液和b液中分别加入20ml氢氧化钠水溶液，搅拌混合均匀。(5)将b液倒入装有a液的烧杯中，随后在80℃下水浴加热15min。(6)待反应结束后冷却，取出生长于烧杯壁上的镍箔，用水和无水乙醇洗涤后放入真空干燥箱中进行干燥处理。本实施得到的超薄多孔纳米镍箔，表面光滑洁净，有金属光泽，纳米镍颗粒直径约为300～400nm，镍箔厚度约为500nm。如附图1所示，在烧杯壁上附着有超薄多孔纳米镍箔。所述超薄多孔纳米镍箔的xrd如附图2所示，超薄多孔纳米镍箔的sem图如图3所示；其中3(a)为镍箔平面图，3(b)为镍箔片层图。由附图2可知，材料与ni的标准pdf卡片完全对应，是面心立方晶体结构。由附图3(a)可知，制备的镍箔由直径约300～400nm的球形颗粒自组装排列而成，呈多孔状；由附图3(b)可知，镍箔具有单层纳米镍颗粒的厚度(约500nm)。实施例2：在基底上原位生长超薄多孔纳米镍箔的方法，包含如下步骤：将一定尺寸的基底(化纤织物)用胶带固定在装有a液的烧杯壁上，并将水浴加热时间延长为1h，其余步骤同实施例1。本实施得到原位生长在基底上的超薄多孔纳米镍箔，纳米镍颗粒直径约为300～400nm，镍箔厚度约为400nm。实施例3：在基底上原位生长超薄多孔纳米镍箔的方法，包含如下步骤：制备含ni2+的前躯体液(a液)时，将氯铂酸的量扩大十倍(0.056g)，其余步骤同实施例2。本实施得到原位生长在基底上的超薄多孔纳米镍箔，纳米镍颗粒直径约为200～300nm，镍箔厚度约为300nm。实施例4性能检测性能检测方法及结果如下：直径(nm)厚度(nm)面电阻(ω/cm2)矫顽力(oe)实施例1300～4005000.9130实施例2300～4004001.8116实施例3200～30030015109从上述结果可以说明本发明生产得到的超薄多孔纳米镍箔由较小尺寸的镍颗粒自组装排列组成，可以做到单层超薄结构，且具有优异的导电性能和磁性，可以配合不同的基底用于传感器、电极材料、存储材料、电磁屏蔽材料等领域。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12