一种热电材料碲化铋表面微孔道调节方法及表面镀镍的方法

文档序号:25544036发布日期:2021-06-18 20:42阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种热电材料碲化铋表面微孔道调节方法,其特征在于:包括以下步骤,

a.制备铋基有机金属骨架配合物母液

将bi(no3)·5h2o、三氟乙酸在二甲基甲酰胺溶液中混合,组成mof金属盐溶液,将mof金属盐溶液在100~150℃下加热1~1.5h,然后冷却到室温,在冷却后的mof金属盐溶液中加入1,3,6,8-四(4-羧基苯)芘和二甲基甲酰胺溶液,得到淡黄色溶液,将得到的淡黄色溶液超声处理10~20min,然后在100~150℃的烤箱中保温8~10h,得到黄色悬浮液,黄色悬浮液即为铋基有机金属骨架配合物母液,悬浮液中的黄色悬浮物含有bi-un-901金属有机框架拓扑结构;

b.在碲化铋基体上原位生长铋基金属有机框架膜

将经过除油处理后的碲化铋基体加热120~200℃,加热过程中将配好的有机金属骨架配合物母液滴加在碲化铋基体上,滴加的bi-un-901挥发,在配体中的bi3+与碲化铋基体中的bi3+、te2-分别形成bi-bi、bi-te化学键,然后超声除去未成键的配体,重复上述步骤,在碲化铋基体上生长出一层铋基金属有机框架膜,bi-mof膜中含有拓扑结构的有机骨架,有机骨架经过高温碳化后留下性质稳定的多孔隙泡沫状表面结构。

2.根据权利要求1所述热电材料碲化铋表面微孔道调节方法,其特征在于:包括以下步骤,

a.制备铋基有机金属骨架配合物母液

将0.16~0.2mmol的bi(no3)·5h2o、5.5~6mmol的三氟乙酸在10~20ml的二甲基甲酰胺溶液中混合,组成mof金属盐溶液,将mof金属盐溶液在100~150℃下加热1~1.5h,然后冷却到室温,在冷却后的mof金属盐溶液中加入0.05~0.1mmol的1,3,6,8-四(4-羧基苯)芘和10~20ml的二甲基甲酰胺溶液,得到淡黄色溶液,将得到的淡黄色溶液超声处理10~20min,然后在100~150℃的烤箱中保温8~10h,得到黄色悬浮液,黄色悬浮液即为铋基有机金属骨架配合物母液,悬浮液中的黄色悬浮物含有bi-un-901金属有机框架拓扑结构;

b.在碲化铋基体上原位生长铋基金属有机框架膜

将经过除油处理后的碲化铋基体加热120~200℃,加热过程中将配好的有机金属骨架配合物母液滴加在碲化铋基体上,滴加的bi-un-901挥发,在配体中的bi3+与碲化铋基体中的bi3+、te2-分别形成bi-bi、bi-te化学键,然后超声除去未成键的配体,重复上述步骤,在碲化铋基体上生长出一层铋基金属有机框架膜,bi-mof膜中含有拓扑结构的有机骨架,有机骨架经过高温碳化后留下性质稳定的多孔隙泡沫状表面结构。

3.根据权利要求1所述热电材料碲化铋表面微孔道调节方法,其特征在于:步骤a中超声处理时的频率20~30khz,步骤b中超声处理时的频率20~30khz。

4.根据权利要求1所述热电材料碲化铋表面微孔道调节方法,其特征在于:碲化铋基体为直径30mm,厚度为1~2mm的薄圆片。

5.根据权利要求1所述热电材料碲化铋表面微孔道调节方法,其特征在于:步骤b中除油处理是将碲化铋基体放入浓度为30~50g/l的naoh溶液中,除油温度为50~65℃,除油时间20~30min。

6.一种热电材料碲化铋表面镀镍的方法,其特征在于:包括以下步骤,

(1)镀前表面处理:

将碲化铋基体放入naoh溶液中进行化学除油,除去碲化铋基体表面的油污,然后用55~80℃热水冲洗,冲去碲化铋基体表面残余;

(2)碲化铋基体表面微孔道调节及镀镍:

a.制备铋基有机金属骨架配合物母液

将bi(no3)·5h2o、三氟乙酸在二甲基甲酰胺溶液中混合,组成mof金属盐溶液,将mof金属盐溶液在100~150℃下加热1~1.5h,然后冷却到室温,在冷却后的mof金属盐溶液中加入1,3,6,8-四(4-羧基苯)芘和二甲基甲酰胺溶液,得到淡黄色溶液,将得到的淡黄色溶液超声处理10~20min,然后在100~150℃的烤箱中保温8~10h,得到黄色悬浮液,黄色悬浮液即为铋基有机金属骨架配合物母液,悬浮液中的黄色悬浮物含有bi-un-901金属有机框架拓扑结构;

b.在碲化铋基体上原位生长铋基金属有机框架膜

将经过除油处理后的碲化铋基体加热120~200℃,加热过程中将配好的有机金属骨架配合物母液滴加在碲化铋基体上,滴加的bi-un-901挥发,在配体中的bi3+与碲化铋基体中的bi3+、te2-分别形成bi-bi、bi-te化学键,然后超声除去未成键的配体,重复上述步骤,在碲化铋基体上生长出一层铋基金属有机框架膜,bi-mof膜中含有拓扑结构的有机骨架,有机骨架经过高温碳化后留下性质稳定的多孔隙泡沫状表面结构;

c.镀镍

将表面处理好的生长有bi-mof膜的碲化铋基体放入镀镍槽中,所述镍镀槽中含有150~300g/l的niso4·7h2o、30~35g/l的硼酸、5~10g/l的nacl、30~80g/l的硫酸钠、0.05~0.1g/l的十二烷基硫酸钠,在15~50℃电镀温度、阴极电流密度为0.8~1.5a/dm2、ph为3~4.5条件下对碲化铋基体进行镀镍处理;

(3)后处理:将步骤(2)镀镍处理好的碲化铋用去离子水进行水洗至中性,在100~150℃温度下烘干,取出即得成品。

7.根据权利要求6所述一种热电材料碲化铋表面镀镍的方法,其特征在于:包括以下步骤,

(1)镀前表面处理:

将碲化铋基体放入30~50g/l的naoh溶液中进行化学除油,除油温度为50~65℃,除油时间20~30min,除去碲化铋基体表面的油污,然后用55~80℃热水冲洗,冲去碲化铋表面残余;

(2)碲化铋基体表面微孔道调节及镀镍:

a.制备铋基有机金属骨架配合物母液

将0.16~0.2mmol的bi(no3)·5h2o、5.5~6mmol的三氟乙酸在10~20ml的二甲基甲酰胺溶液中混合,组成mof金属盐溶液,将mof金属盐溶液在100~150℃下加热1~1.5h,然后冷却到室温,在冷却后的mof金属盐溶液中加入0.05~0.1mmol的1,3,6,8-四(4-羧基苯)芘和10~20ml的二甲基甲酰胺溶液,得到淡黄色溶液,将得到的淡黄色溶液超声处理10~20min,然后在100~150℃的烤箱中保温8~10h,得到黄色悬浮液,黄色悬浮液即为铋基有机金属骨架配合物母液,悬浮液中的黄色悬浮物含有bi-un-901金属有机框架拓扑结构;

b.在碲化铋基体上原位生长铋基金属有机框架膜

将经过除油处理后的碲化铋基体加热120~200℃,加热过程中将配好的有机金属骨架配合物母液滴加在碲化铋基体上,滴加的bi-un-901挥发,在配体中的bi3+与碲化铋基体中的bi3+、te2-分别形成bi-bi、bi-te化学键,然后超声除去未成键的配体,重复上述步骤,在碲化铋基体上生长出一层铋基金属有机框架膜,bi-mof膜中含有拓扑结构的有机骨架,有机骨架经过高温碳化后留下性质稳定的多孔隙泡沫状表面结构;

c.镀镍

将表面处理好的生长有bi-mof膜的碲化铋基体放入镀镍槽中,所述镍镀槽中含有150~300g/l的niso4·7h2o、30~35g/l的硼酸、5~10g/l的nacl、30~80g/l的硫酸钠、0.05~0.1g/l的十二烷基硫酸钠,在15~50℃电镀温度、阴极电流密度为0.8~1.5a/dm2、ph为3~4.5条件下对碲化铋基体进行镀镍处理;

(3)后处理:将步骤(2)镀镍处理好的碲化铋用去离子水进行水洗至中性,在120℃温度下烘干,取出即得成品。

8.根据权利要求6所述一种热电材料碲化铋表面镀镍的方法,其特征在于:步骤a中超声处理时的频率20~30khz,步骤b中超声处理时的频率20~30khz。

9.根据权利要求7所述一种热电材料碲化铋表面镀镍的方法,其特征在于:碲化铋基体为直径30mm,厚度为1~2mm的薄圆片。


技术总结
本发明提供一种碲化铋基母材电镀前表面处理工艺,先对碲化铋进行表面除油处理,然后制备铋基Bi‑UN‑901有机配合物母液,选择原位生长方式在碲化铋基体上生长出一层铋基金属有机框架膜(Bi‑MOF),最后进入镀镍工序,采用本发明公开的碲化铋基母材电镀前表面处理工艺,可以充分利用Bi‑MOF的高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调、拓扑结构多样性及可裁剪性等优点,从而使得到的镍镀层表面平整、结构致密、孔隙率低、与基体结合力强,满足电镀工艺各项指标要求,使得碲化铋在半导体制冷器中工作可靠,保证制冷器工作稳定、使用寿命长、性能稳定。

技术研发人员:张景双;冯波;张瑞;宋晓辉;赵华东;赵晓刚
受保护的技术使用者:郑州大学;郑州郑大智能科技股份有限公司
技术研发日:2021.03.16
技术公布日:2021.06.18
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