一種尺寸可控的鎢納米點(diǎn)的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種尺寸可控的鎢納米點(diǎn)的制備方法，其采用化學(xué)溶液沉積的方法在NiW基底上制備尺寸均勻的鎢納米點(diǎn)，通過步驟(1)采用鎢酸銨為前驅(qū)體配制前驅(qū)溶液；步驟(2)采用旋涂或浸涂方法將前驅(qū)溶液涂敷在襯底上；步驟(3)將涂敷溶液的襯底進(jìn)行熱處理得到鎢納米點(diǎn)，本發(fā)明可以在NiW襯底上獲得形貌尺寸一致的鎢納米點(diǎn)，而且鎢納米點(diǎn)在襯底表面均勻分布，有利于氧化物的異質(zhì)外延生長(zhǎng)，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，成本低易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
【專利說明】
一種尺寸可控的鎢納米點(diǎn)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于高溫超導(dǎo)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種尺寸可控的鎢納米點(diǎn)的制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體由金屬基帶/緩沖層/超導(dǎo)層/保護(hù)層組成，在涂層導(dǎo)體的各組成部分中，金屬基帶的主要功能是提供支撐和織構(gòu)模板，是一種極其重要的襯底材料。在各種合金基帶中，Ni5%W合金具有較高的強(qiáng)度和再結(jié)晶熱處理后易于形成銳利立方織構(gòu)等特點(diǎn)，成為了目前商業(yè)化制備基帶材料之一。
[0003]鎳鎢金屬基帶因此除了立方織構(gòu)質(zhì)量，基帶的表面特性也十分重要，將直接影響后續(xù)氧化物材料的制備以及超導(dǎo)層的性能。目前對(duì)于基帶MW基帶的表面特性研究主要包括:表面腐蝕、拋光、退火、表面硫化改性等。傳統(tǒng)的腐蝕拋光等方法可以提高表面平整度， 但是并沒有改善基帶表面活性;退火處理會(huì)導(dǎo)致基帶表面出現(xiàn)晶界熱蝕鉤等缺陷。表面硫化利用硫在Ni基帶表面形成的c(2X2)-S超結(jié)構(gòu)可以控制氧化物緩沖層在Ni基帶表面的織構(gòu)，但是這種微弱結(jié)構(gòu)在空氣中容易被破壞，不易于長(zhǎng)時(shí)間保存。本發(fā)明提出在MW基帶表面采用低成本的化學(xué)法制備出W的納米點(diǎn)，將提高基帶的表面活性，促進(jìn)氧化物層異質(zhì)外延生長(zhǎng)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鎢納米點(diǎn)的制備方法，采用該方法制備的鎢納米點(diǎn)在襯底表面尺寸可控、均勻分布，具有良好的表面質(zhì)量，有利于外延生長(zhǎng)氧化物層。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是由以下步驟組成:
[0006](1)將鎢酸銨溶解于乙醇和極性溶劑的混合溶劑中，加入聚乙二醇作為添加劑，配制成媽離子摩爾濃度為0.0005?0.01mol/L的前驅(qū)液，其中乙醇與極性溶劑的體積比為1: 0.5?1，鎢酸銨與添加劑的質(zhì)量比例為1:0.1?1;
[0007](2)將步驟(1)的前驅(qū)液采用旋涂法或浸涂法涂敷于NiW金屬基底上，得到濕膜涂層；
[0008](3)將步驟(2)的濕膜涂層置于管式爐中，在還原性氣氛中，以20?300°C/min的升溫速率將爐內(nèi)溫度從室溫升至400?900°C，并保溫0.5h?lh，在NiW金屬基底上得到尺寸可控的鎢納米點(diǎn)。
[0009]上述極性溶劑為氮甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或者乙腈。
[0010]上述步驟(2)中所述旋涂法的轉(zhuǎn)速為500?4000rpm，旋涂時(shí)間為30?180s。
[0011]上述步驟(2)中浸涂法的提拉速度為0.1?5m/h，浸涂時(shí)間是8?15s。
[0012]上述還原性氣氛為氮?dú)饣驓鍤馀c氫氣的混合氣氛，所述混合氣氛中氫氣的體積百分含量為4?50%。
[0013]上述濕膜涂層的厚度為150?500nm。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015](1)本發(fā)明在鎳鎢基帶上制備鎢納米點(diǎn)，屬于同質(zhì)外延，制備的納米結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性，納米點(diǎn)可以提尚基帶的活性，促進(jìn)后續(xù)功能層的生長(zhǎng)。
[0016](2)本發(fā)明通過化學(xué)溶液方法實(shí)現(xiàn)鎢納米點(diǎn)的可控制備，前驅(qū)液配制過程簡(jiǎn)單和所需實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單、制備方法成本低。
[0017](3)本發(fā)明制備的鎢納米點(diǎn)尺寸一致且大小可控、均勻分布，具有良好的表面質(zhì)量，并不增加基帶表面的粗糙度，有利于外延生長(zhǎng)氧化物層?！靖綀D說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的鎢納米點(diǎn)的的原子力顯微鏡(AFM)圖。
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的鎢納米點(diǎn)的X射線衍射0-20掃描圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0021]實(shí)施例1
[0022]以0.0147g鎢酸銨為原料，制備鎢納米點(diǎn)的方法由以下步驟實(shí)現(xiàn):[〇〇23](1)將鎢酸銨溶解于3mL乙醇和2mL氮甲基吡咯烷酮的混合溶劑中，加入14.7mg的聚乙二醇，配制成鎢離子摩爾濃度為0.001m〇l/L的前驅(qū)液；[〇〇24](2)將步驟(1)的前驅(qū)液采用旋涂法涂敷于NiW金屬基底上，旋涂的轉(zhuǎn)速為2000rpm，旋涂時(shí)間為60s，得到厚度為300nm的濕膜涂層；[〇〇25](3)將步驟(2)的濕膜涂層置于管式爐中，在氬氣與氫氣的混合氣氛中以20°C/min的升溫速率將爐內(nèi)溫度從室溫升至600°C，并保溫0.5h，混合氣氛中氫氣的體積百分含量為 4%，在NiW金屬基底上得到高度約為15nm的鎢納米點(diǎn)。
[0026]圖1為本實(shí)施例制備的鎢納米點(diǎn)的的原子力顯微鏡(AFM)圖，從圖中可以看出鎢納米點(diǎn)尺寸均勻、具有良好分布，NiW襯底表面的均方根粗糙度為1.lnm，襯底具有良好的表面形貌和優(yōu)異的表面質(zhì)量。
[0027]圖2為本實(shí)施例制備的鎢納米點(diǎn)的X射線衍射0-20掃描圖，從圖中可以看出鎢納米點(diǎn)具有(11 〇)衍射峰，沒有其他雜相存在，說明制備出純納米鎢點(diǎn)。[〇〇28] 實(shí)施例2
[0029]以0.147g鎢酸銨為原料，制備鎢納米點(diǎn)的方法由以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0030](1)將鎢酸銨溶解于乙醇和二甲基甲酰胺的混合溶劑中，乙醇和二甲基甲酰胺的以及比為1:1，加入14.7mg的聚乙二醇，配制成鎢離子摩爾濃度為0.01mol/L的前驅(qū)液；
[0031](2)將步驟(1)的前驅(qū)液采用旋涂法涂敷于NiW金屬基底上，旋涂的轉(zhuǎn)速為 4000rpm，旋涂時(shí)間為30s，得到厚度為500nm的濕膜涂層；
[0032](3)將步驟(2)的濕膜涂層置于管式爐中，在氬氣與氫氣的混合氣氛中以300°C/ min的升溫速率將爐內(nèi)溫度從室溫升至900°C，并保溫0.5h，混合氣氛中氫氣的體積百分含量為50%，在NiW金屬基底上得到高度約為20nm且分布均勻的鎢納米點(diǎn)。
[0033]實(shí)施例3
[0034]以0.0074g鎢酸銨為原料，制備鎢納米點(diǎn)的方法由以下步驟實(shí)現(xiàn):[〇〇35](1)將鎢酸銨溶解于乙醇和乙腈的混合溶劑中，乙醇和二甲基甲酰胺的以及比為1:0.5，加入7mg的聚乙二醇，配制成鎢離子摩爾濃度為0.0005mol/L的前驅(qū)液；[〇〇36](2)將步驟(1)的前驅(qū)液采用旋涂法涂敷于NiW金屬基底上，旋涂的轉(zhuǎn)速為500rpm，旋涂時(shí)間為180s，得到厚度為350nm的濕膜涂層；
[0037](3)將步驟(2)的濕膜涂層置于管式爐中，在氮?dú)馀c氫氣的混合氣氛中以100°C/ min的升溫速率將爐內(nèi)溫度從室溫升至400°C，并保溫lh，混合氣氛中氫氣的體積百分含量為25%，在NiW金屬基底上得到高度約為8nm且分布均勻的鎢納米點(diǎn)。
[0038]實(shí)施例4[〇〇39]以0.0735g鎢酸銨為原料，制備鎢納米點(diǎn)的方法由以下步驟實(shí)現(xiàn):[〇〇4〇](1)將鎢酸銨溶解于乙醇和乙腈的混合溶劑中，加入35mg的聚乙二醇，配制成鎢離子摩爾濃度為0.005mol/L的前驅(qū)液；[0041 ](2)將步驟(1)的前驅(qū)液采用浸涂法涂敷于NiW金屬基底上，提拉速度為2m/h，浸涂時(shí)間為8秒，得到厚度為200nm的濕膜涂層；
[0042](3)將步驟(2)的濕膜涂層置于管式爐中，在氮?dú)馀c氫氣的混合氣氛中以100°C/min的升溫速率將爐內(nèi)溫度從室溫升至500°C，并保溫0.75h，混合氣氛中氫氣的體積百分含量為30%，在NiW金屬基底上得到高度約為10nm且分布均勻的鎢納米點(diǎn)。[〇〇43] 上述實(shí)施例4中的提拉速度可以在提拉速度為0.1?5m/h、浸涂時(shí)間為8?15s的范圍內(nèi)調(diào)整，其均能夠在NiW金屬基底上得到分布均勻，尺寸均一的鎢納米點(diǎn)，鎢納米點(diǎn)的高度為8?20nm。
[0044]上述實(shí)施例制備的鎢納米點(diǎn)為鎢單質(zhì)、納米點(diǎn)尺寸均一，分布均勻，NiW/W襯底表面均方根粗糙度低，具有良好的表面形貌和優(yōu)異的表面質(zhì)量，有利于異質(zhì)外延生長(zhǎng)氧化物緩沖層。
[0045]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種尺寸可控的鎢納米點(diǎn)的制備方法，其特征在于由以下步驟組成:(1)將鎢酸銨溶解于乙醇和極性溶劑的混合溶劑中，加入聚乙二醇作為添加劑，配制成 鎢離子摩爾濃度為0.0005?0.0lmol/L的前驅(qū)液，其中乙醇與極性溶劑的體積比為1:0.5? 1，鎢酸銨與添加劑的質(zhì)量比例為1:〇.1?1;(2)將步驟(1)的前驅(qū)液采用旋涂法或浸涂法涂敷于NiW金屬基底上，得到濕膜涂層；(3)將步驟(2)的濕膜涂層置于管式爐中，在還原性氣氛中，以20?300°C/min的升溫速 率將爐內(nèi)溫度從室溫升至400?900°C，并保溫0.5h?lh，在NiW金屬基底上得到尺寸可控的 媽納米點(diǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尺寸可控的鎢納米點(diǎn)的制備方法，其特征在于:所述極性溶劑 為氮甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或者乙腈。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尺寸可控的鎢納米點(diǎn)的制備方法，其特征在于:所述步驟(2) 中所述旋涂法的轉(zhuǎn)速為500?4000rpm，旋涂時(shí)間為30?180s。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尺寸可控的鎢納米點(diǎn)的制備方法，其特征在于:所述步驟(2) 中浸涂法的提拉速度為0.1?5m/h，浸涂時(shí)間是8?15s。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尺寸可控的鎢納米點(diǎn)的制備方法，其特征在于:所述還原性氣 氛為氮?dú)饣驓鍤馀c氫氣的混合氣氛，所述混合氣氛中氫氣的體積百分含量為4?50%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尺寸可控的鎢納米點(diǎn)的制備方法，其特征在于:所述濕膜涂層 的厚度為150?500nm〇
【文檔編號(hào)】H01B12/00GK106024195SQ201610339005
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】唐靜, 金利華, 王燕, 張爽
【申請(qǐng)人】陜西國(guó)際商貿(mào)學(xué)院