一种阴极表面纳秒脉冲等离子体制备催化纳米多孔膜的溶液及制备方法与流程

本发明涉及一种阴极表面纳秒脉冲等离子体制备催化纳米多孔膜的溶液及制备方法，属于表面处理技术领域。

背景技术：

材料表面制备具有催化功能的纳米多孔膜在光催化降解和光催化吸收等方面广泛应用。常用的催化纳米多孔膜用溶胶凝胶法、循环伏安法及化学镀等。文献（左孝青，吴肖斌，蒋玉圆，罗晓旭，陆建生，杨滨，周芸，一种纳米多孔金催化膜的制备方法，CN201610191468.2和李若然，g-C₃N₄/氧化石墨烯/纳米铁可见光响应催化膜CN201510631366.3）分别叙述了采用化学镀的方法，在有机薄膜载体上化学沉积一层Au基（Au/Ag）先驱体合金纳米膜，然后通过热处理去除有机薄膜载体并均匀化合金纳米膜的化学成分，最后采用去合金化的方法获得膜厚及孔径均为纳米量级的三维纳米多孔金催化膜和以g-C₃N₄/氧化石墨烯复合膜为载体，在液态环境下，利用还原剂将铁离子还原成纳米铁并植入到复合膜上制得的纳米催化膜，其存在处理时间长、操作条件差、需要后续加工等成本较高的限制。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种阴极表面纳秒脉冲等离子体制备催化纳米多孔膜的溶液及制备方法，该处理方法处理速度快，时间短，无需后处理，降低了成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种阴极表面纳秒脉冲等离子体制备催化纳米多孔膜的溶液，其特征是，包括以下组分且各组分的重量份数为：硝酸盐40～50份，导电高分子单体20～40份，卤化物10～15份，余量为水。

进一步地，所述的硝酸盐为硝酸钛或硝酸铁。硝酸盐提供金属离子的构成元素；提供催化的金属粒子，起到加速电化学反应的作用。

进一步地，所述的导电高分子单体为苯胺或吡咯。高分子单体提供导电聚合过程中形成导电高分子的基本单位，为形成催化活性的纳米多孔膜的导电和化学活性提供载体。

进一步地，所述的卤化物为氯化钠或氯化钾。 为纳秒脉冲等离子体处理过程中形成电场和金属离子的迁移保证必要的浓度。

进一步地，所述的水为蒸馏水或去离子水。

本发明还提供了一种阴极表面纳秒脉冲等离子体制备催化纳米多孔膜的方法，其特征是，包括以下步骤：将金属放入上述配制的溶液中，以金属为阴极，石墨为阳极，施加纳秒脉冲电压，在金属表面即可制备催化纳米多孔膜。在纳秒脉冲等离子体的作用下，金属表面发生热等离子体、等离子体物理化学反应，硝酸盐和高分子单体在卤化物电化学条件下于金属表面化合形成具有化学活性的纳米多孔膜。

进一步地，所述纳秒脉冲的脉宽为20～200 ns，脉冲电压幅值为1000～1500V。

进一步地，所述纳秒脉冲电压处理1～3min。

本发明所达到的有益效果：将金属放入上述配制的溶液中，以金属为阴极，石墨为阳极，施加纳秒脉冲电压，在金属表面即可制备催化纳米多孔膜。该处理方法处理速度快，时间短，无需后处理，降低了成本。

附图说明

图1是本发明实施例1在Ti-6Al-4V表面制备催化纳米多孔膜的扫描电子显微镜图；

图2是本发明实施例2在紫铜表面制备催化纳米多孔膜的扫描电子显微镜图；

图3是本发明实施例3在316L表面制备催化纳米多孔膜的扫描电子显微镜图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

首先在一个10L槽中取2/3的蒸馏水，依次溶解4000g硝酸钛和3500g苯胺，等槽中试剂全部溶解之后，将1500g氯化钠在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至10L，得到电解液，将Ti-6Al-4V放入配制的溶液中，以Ti-6Al-4V为阴极，石墨为阳极，把纳秒脉冲脉宽为20 ns，脉冲电压幅值为1000V，即把Ti-6Al-4V置入溶液中，处理1分钟，而Ti-6Al-4V表面制备催化纳米多孔膜（见图1）。纳米多孔膜孔径均匀，错落有致，为催化提供良好的物理和化学条件。

实施例2

首先在一个10L槽中取2/3的去离子水，依次溶解的5000g硝酸铁和3000g吡咯，等槽中试剂全部溶解之后，将1000g氯化钾在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至10L得到电解液，将制造紫铜放入配制的溶液中，以紫铜为阴极，石墨为阳极，纳秒脉冲脉宽为100 ns，脉冲电压幅值为1500V，即把紫铜置入溶液中，处理1分钟，而紫铜表面制备催化纳米多孔膜（见图2）。纳米多孔膜孔径均匀，错落有致，为催化提供良好的物理和化学条件。

实施例3

首先在一个10L槽中取2/3的蒸馏水，依次溶解5000g硝酸钛和3500g苯胺，等槽中试剂全部溶解之后，将1000g氯化钠在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后加水至10L得到电解液，将316L放入配制的溶液中，以316L为阴极，石墨为阳极，纳秒脉冲脉宽为100 ns，脉冲电压幅值为1200V，即把316L置入溶液中，处理3分钟，而316L表面制备催化纳米多孔膜（见图3）。纳米多孔膜孔径均匀，错落有致，为催化提供良好的物理和化学条件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。