本发明属于纳米材料电化学制备领域，具体涉及一种银载体上纳米银涂层的原位电化学制备方法。
背景技术：
用纳米材料制成的制品具有很多奇特的性质，比表面大、表面活性中心数目多、超塑延展性、催化性能、化学活性、光学特性等，因此广泛地用作凝胶推进剂、燃烧活性剂、水清洁吸附剂、烧结活性剂、生物传感器、光学器件、电子元器件以及催化剂材料等使用。
目前纳米银涂层的制备主要采用真空熔炼、激光喷涂等物理方法和化学法，然而物理制备方法工艺相对复杂，设备成本高，并且所制备的涂层与载体的结合强度较差。化学法主要采用含不同的化学试剂，成本也较高，工艺繁琐，而且容易造成环境污染。因此，开发出一种低成本、与基体结合优良的纳米银晶体涂层，对于其在工业上的广泛应用具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明提供一种银载体上纳米银涂层的原位电化学制备方法，步骤简单，成本低廉，不受银载体形状的限制，在常温下就可得到纳米银涂层，该纳米涂层结构与载体之间的附着力强，不易脱落，可直接用于微生物杀菌、凝胶推进剂、燃烧活性剂、催化剂、水清洁吸附剂、烧结活性剂等载体。
本发明的技术方案如下：
一种银载体上纳米银涂层的原位电化学制备方法，采用三电极体系，银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，对银载体在酸性硫酸钠溶液中进行电化学恒电流氧化，然后在碱性硫酸钠溶液中进行电化学恒电流还原，在银载体上直接生长出纳米银涂层。
所述的银载体上纳米银涂层的原位电化学制备方法，具体包括如下步骤：
1)将银载体用蒸馏水和无水乙醇分别清洗干净后，自然晾干；
2)将硫酸钠加入到一定量的去离子水中，边搅拌边滴加硫酸，配制酸性硫酸钠溶液；
3)将硫酸钠加入到一定量的去离子水中，边搅拌边滴加氢氧化钠溶液，配制碱性硫酸钠溶液；
4)将银载体、饱和甘汞电极和铂网分别插入电解池三个孔中，银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和甘汞电极位于银载体和铂网之间，将银载体、饱和甘汞电极和铂网分别连接电化学工作站的三个电极；
5)设置电化学工作站的正的恒电流值，将所述酸性硫酸钠溶液加入所述电解池中，进行电化学恒电流氧化，在银载体上原位生长氧化银晶体结构；
6)将所述电解池中酸性硫酸钠溶液倒出，取出氧化后的银载体，用去离子水和无水乙醇分别清洗干净后，用氮气吹干；
7)将氧化后的银载体、饱和甘汞电极和铂网分别插入电解池三个孔中，氧化后的银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和甘汞电极位于氧化后的银载体和铂网之间，将氧化后的银载体、饱和甘汞电极和铂网分别连接电化学工作站的三个电极；
8)设置电化学工作站的负的恒电流值，将所述碱性硫酸钠溶液加入所述电解池中，进行电化学恒电流还原，当电位下降到-1.6V以下且基本保持稳定后，停止恒电流还原过程，银载体上的氧化银全部被还原为纳米银；
9)将电解池中碱性硫酸钠溶液倒出，取出带有纳米银涂层的银载体，用去离子水和无水乙醇分别清洗干净后，用氮气吹干，得到银载体上原位生长的纳米银涂层。
所述的银载体上纳米银涂层的原位电化学制备方法，其优选方案为，进行电化学恒电流氧化和还原时电解液温度为20℃。
所述的银载体上纳米银涂层的原位电化学制备方法，其优选方案为，所述电化学恒电流氧化过程中恒电流值在0.05～1mA/cm2之间。
所述的银载体上纳米银涂层的原位电化学制备方法，其优选方案为，所述电化学恒电流还原过程中恒电流值在-0.05～-0.5mA/cm2之间。
所述的银载体上纳米银涂层的原位电化学制备方法，其纳米银涂层结构为球状纳米颗粒状，纳米银涂层晶粒平均粒径为90-110nm。
所述的银载体上纳米银涂层的原位电化学制备方法，进一步地，所述酸性硫酸钠溶液采用酸性硫酸钾溶液代替，所述碱性硫酸钠溶液采用碱性硫酸钾溶液代替。
本发明的有益效果为：本发明步骤简单，成本低廉，不受银载体形状的限制，在常温下就可得到纳米银涂层，纳米银涂层颗粒是在银基体上原位生长出来的，与载体的结合力强，不易脱落，可直接用于微生物杀菌、电路板设计、凝胶推进剂、燃烧活性剂、催化剂、水清洁吸附剂、烧结活性剂等载体。
附图说明
图1为本发明实施例1银载体上纳米银涂层的扫描电子显微镜图片。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合附图及具体实施例子对纳米银涂层的制备方法做进一步详细的描述，但是应当理解，本申请的保护范围不受这些实施例的具体条件的限制。
实施例1
步骤1：将银载体用蒸馏水和无水乙醇分别清洗干净后，自然晾干；
步骤2：称取15g硫酸钠，缓慢导入装有600mL去离子水的烧杯中，搅拌均匀后导入1000mL的容量瓶中，向容量瓶中倒入去离子水使液面接近容量瓶刻度线，边搅拌边慢慢滴加1mol/L H2SO4，使硫酸钠溶液的pH值为5、浓度为15g/L；
步骤3：称取15g硫酸钠，缓慢导入装有600mL去离子水的烧杯中，搅拌均匀后导入1000mL的容量瓶中，向容量瓶中倒入去离子水使液面接近容量瓶刻度线，边搅拌边慢慢滴加1mol/L KOH，使硫酸钠溶液的pH值为10、浓度为15g/L；
步骤4：将银载体、饱和甘汞电极和铂网分别插入电解池三个孔中，银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和甘汞电极位于银载体和铂网之间，然后将银载体、饱和甘汞电极和铂网分别连接电化学工作站的三个电极；
步骤5：设置电化学工作站的恒电流为0.05mA/cm2，将步骤2所得的酸性硫酸钠溶液移入所述电解池中，在20℃条件下进行电化学恒电流氧化3小时，使银载体上原位生长氧化银晶体结构；
步骤6：将电解池中酸性硫酸钠溶液倒出，取出氧化后的银载体，用去离子水和无水乙醇分别清洗干净后，用氮气吹干；
步骤7：将氧化后的银载体、饱和甘汞电极和铂网分别插入电解池三个孔中，氧化后的银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和甘汞电极位于氧化后的银载体和铂网之间，然后将氧化后的银载体、饱和甘汞电极和铂网分别连接电化学工作站的三个电极；
步骤8：设置电化学工作站的恒电流为-0.1mA/cm2，将步骤3所得的碱性硫酸钠溶液移入所述电解池中，在20℃条件下进行电化学恒电流还原，当电位下降到-1.6V以下且基本保持稳定后，停止恒电流还原过程，银载体上的氧化银全部被还原为纳米银；
步骤9：将电解池中碱性硫酸钠溶液倒出，取出带有纳米银涂层的银载体，用去离子水和无水乙醇分别清洗干净后，用氮气吹干，得到银载体上原位生长的纳米银涂层。
银载体上纳米银涂层的扫描电子显微镜图片如图1所示，可见纳米银涂层结构为球状纳米颗粒状，纳米银涂层晶粒平均粒径为100nm。
实施例2
步骤1：将银载体用蒸馏水和无水乙醇分别清洗干净后，自然晾干；
步骤2：称取75g硫酸钠，缓慢导入装有600mL去离子水的烧杯中，搅拌均匀后导入1000mL的容量瓶中，向容量瓶中倒入去离子水使液面接近容量瓶刻度线，边搅拌边慢慢滴加1mol/L H2SO4，使硫酸钠溶液的pH值为5、浓度为75g/L；
步骤3：称取75g硫酸钠，缓慢导入装有600mL去离子水的烧杯中，搅拌均匀后导入1000mL的容量瓶中，向容量瓶中倒入去离子水使液面接近容量瓶刻度线，边搅拌边慢慢滴加1mol/L KOH，使硫酸钠溶液的pH值为10、浓度为75g/L；
步骤4：将银载体、饱和甘汞电极和铂网分别插入电解池三个孔中，银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和甘汞电极位于银载体和铂网之间，然后将银载体、饱和甘汞电极和铂网分别连接电化学工作站的三个电极；
步骤5：设置电化学工作站的恒电流为0.1mA/cm2，将步骤2所得的酸性硫酸钠溶液移入所述电解池中，在20℃条件下进行电化学恒电流氧化2小时，使银载体上原位生长氧化银晶体结构；
步骤6：将电解池中酸性硫酸钠溶液倒出，取出氧化后的银载体，用去离子水和无水乙醇分别清洗干净后，用氮气吹干；
步骤7：将氧化后的银载体、饱和甘汞电极和铂网分别插入电解池三个孔中，氧化后的银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和甘汞电极位于氧化后的银载体和铂网之间，然后将氧化后的银载体、饱和甘汞电极和铂网分别连接电化学工作站的三个电极；
步骤8：设置电化学工作站的恒电流为-0.05mA/cm2，将步骤3所得的碱性硫酸钠溶液移入所述电解池中，在20℃条件下进行电化学恒电流还原，当电位下降到-1.6V以下且基本保持稳定后，停止恒电流还原过程，银载体上的氧化银全部被还原为纳米银；
步骤9：将电解池中硫酸钠溶液倒出，取出银载体，用去离子水和无水乙醇分别清洗干净后，用氮气吹干，得到银载体上原位生长的纳米银涂层。
实施例3
步骤1：将银载体用蒸馏水和无水乙醇分别清洗干净后，自然晾干；
步骤2：称取150g硫酸钠，缓慢导入装有600mL去离子水的烧杯中，搅拌均匀后导入1000mL的容量瓶中，向容量瓶中倒入去离子水使液面接近容量瓶刻度线，边搅拌边慢慢滴加1mol/L H2SO4，使硫酸钠溶液的pH值为5、浓度为150g/L；
步骤3：称取25g硫酸钠，缓慢导入装有600mL去离子水的烧杯中，搅拌均匀后导入1000mL的容量瓶中，向容量瓶中倒入去离子水使液面接近容量瓶刻度线，边搅拌边慢慢滴加1mol/L KOH，使硫酸钠溶液的pH值为10、浓度为25g/L；
步骤4：将银载体、饱和甘汞电极和铂网分别插入电解池三个孔中，银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和甘汞电极位于银载体和铂网之间，然后将银载体、饱和甘汞电极和铂网分别连接电化学工作站的三个电极；
步骤5：设置电化学工作站的恒电流为0.05mA/cm2，将步骤2所得的酸性硫酸钠溶液移入步骤3所述的电解池中，在20℃条件下进行电化学恒电流氧化5小时，使银载体上原位生长氧化银晶体结构；
步骤6：将电解池中酸性硫酸钠溶液倒出，取出氧化后的银载体，用去离子水和无水乙醇分别清洗干净后，用氮气吹干；
步骤7：将氧化后的银载体、饱和甘汞电极和铂网分别插入电解池三个孔中，氧化后的银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和甘汞电极位于氧化后的银载体和铂网之间，然后将氧化后的银载体、饱和甘汞电极和铂网分别连接电化学工作站的三个电极；
步骤8：设置电化学工作站的恒电流为-0.1mA/cm2，将步骤3所得的碱性硫酸钠溶液移入所述电解池中，在20℃条件下进行电化学恒电流还原，当电位下降到-1.6V以下且基本保持稳定后，停止恒电流还原过程，银载体上的氧化银全部被还原为纳米银；
步骤9：将电解池中碱性硫酸钠溶液倒出，取出银载体，用去离子水和无水乙醇分别清洗干净后，用氮气吹干，得到银载体上原位生长的纳米银涂层。
实施例4
步骤1：将银载体用蒸馏水和无水乙醇分别清洗干净后，自然晾干；
步骤2：称取30g硫酸钠，缓慢导入装有600mL去离子水的烧杯中，搅拌均匀后导入1000mL的容量瓶中，向容量瓶中倒入去离子水使液面接近容量瓶刻度线，边搅拌边慢慢滴加1mol/L H2SO4，使硫酸钠溶液的pH值为5、浓度为30g/L；
步骤3：称取25g硫酸钠，缓慢导入装有600mL去离子水的烧杯中，搅拌均匀后导入1000mL的容量瓶中，向容量瓶中倒入去离子水使液面接近容量瓶刻度线，边搅拌边慢慢滴加1mol/L KOH，使硫酸钠溶液的pH值为10、浓度为25g/L；
步骤4：将银载体、饱和甘汞电极和铂网分别插入电解池三个孔中，银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和甘汞电极位于银载体和铂网之间，然后将银载体、饱和甘汞电极和铂网分别连接电化学工作站的三个电极；
步骤5：设置电化学工作站的恒电流为0.5mA/cm2，将步骤2所得的酸性硫酸钠溶液移入所述电解池中，在20℃条件下进行电化学恒电流氧化10小时，使银载体上原位生长氧化银晶体结构；
步骤6：将电解池中酸性硫酸钠溶液倒出，取出氧化后的银载体，用去离子水和无水乙醇分别清洗干净后，用氮气吹干；
步骤7：将氧化后的银载体、饱和甘汞电极和铂网分别插入电解池三个孔中，氧化后的银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和甘汞电极位于氧化后的银载体和铂网之间，然后将氧化后的银载体、饱和甘汞电极和铂网分别连接电化学工作站的三个电极；
步骤8：设置电化学工作站的恒电流为-0.5mA/cm2，将步骤3所得的碱性硫酸钠溶液移入所述电解池中，在20℃条件下进行电化学恒电流还原，当电位下降到-1.6V以下且基本保持稳定后，停止恒电流还原过程，银载体上的氧化银全部被还原为纳米银；
步骤9：将电解池中碱性硫酸钠溶液倒出，取出银载体，用去离子水和无水乙醇分别清洗干净后，用氮气吹干，得到银载体上原位生长的纳米银涂层。
实施例5
步骤1：将银载体用蒸馏水和无水乙醇分别清洗干净后，自然晾干；
步骤2：称取100g硫酸钠，缓慢导入装有600mL去离子水的烧杯中，搅拌均匀后导入1000mL的容量瓶中，向容量瓶中倒入去离子水使液面接近容量瓶刻度线，边搅拌边慢慢滴加1mol/L H2SO4，使硫酸钠溶液的pH值为5、浓度为100g/L；
步骤3：称10g硫酸钠，缓慢导入装有600mL去离子水的烧杯中，搅拌均匀后导入1000mL的容量瓶中，向容量瓶中倒入去离子水使液面接近容量瓶刻度线，边搅拌边慢慢滴加1mol/L KOH，使硫酸钠溶液的pH值为9.5、浓度为10g/L；
步骤4：将银载体、饱和甘汞电极和铂网分别插入电解池三个孔中，银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和甘汞电极位于银载体和铂网之间，然后将银载体、饱和甘汞电极和铂网分别连接电化学工作站的三个电极；
步骤5：设置电化学工作站的恒电流为0.1mA/cm2，将步骤2所得的酸性硫酸钠溶液移入所述电解池中，在20℃条件下进行电化学恒电流氧化2小时，使银载体上原位生长氧化银晶体结构；
步骤6：将电解池中酸性硫酸钠溶液倒出，取出氧化后的银载体，用去离子水和无水乙醇分别清洗干净后，用氮气吹干；
步骤7：将氧化后的银载体、饱和甘汞电极和铂网分别插入电解池三个孔中，氧化后的银载体为工作电极，铂网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，饱和甘汞电极位于氧化后的银载体和铂网之间，然后将氧化后的银载体、饱和甘汞电极和铂网分别连接电化学工作站的三个电极；
步骤8：设置电化学工作站的恒电流为-0.2mA/cm2，将步骤3所得的碱性硫酸钠溶液移入所述电解池中，在20℃条件下进行电化学恒电流还原，当电位下降到-1.6V以下且基本保持稳定后，停止恒电流还原过程，银载体上的氧化银全部被还原为纳米银；
步骤9：将电解池中碱性硫酸钠溶液倒出，取出银载体，用去离子水和无水乙醇分别清洗干净后，用氮气吹干，得到银载体上原位生长的纳米银涂层。