三维有序贵金属纳米管阵列电极及其制备方法

　　　　　　三维有序贵金属纳米管阵列电极及其制备方法

　　高度取向的纳米阵列结构材料除具有一般纳米材料的特性外，还具有比无序的纳米材料更加优异的性能，并且很容易通过电、磁、光等外场实现对其性能的控制，从而使其成为设计纳米超微型器件的基础。目前，有序纳米结构材料已经开始应用于垂直磁记录、微电极束、光电元件、润滑、传感器、化学电源、多相催化等领域。

纳米阵列电极作为其中一种纳米阵列结构体系，是单个纳米电极的有序集合，保留了纳米电极独有的优势，具有高传质速率、低双电层充电电流、小IR降、小时间常数等优良特性。而且由于成千上万个单个纳米电极集中在一个基体上，纳米阵列电极具有更大的电流强度和信噪比，能极大地提高测量的灵敏度和可靠性，克服了单个纳米电极响应信号过小、易受干扰和难以操作等缺点，在电化学理论研究、生物传感器、电催化和高能化学电源等方面具有广阔的应用前景。因此，纳米阵列电极具有很高的实用价值，它的制备及应用研究也具有很好的经济和社会意义。随着纳米加工水平的发展和电化学相关理论研究的深入，纳米阵列电极将会对传统的电化学理论、电分析、生物医药、材料和能源等领域产生深刻的影响。

从目前的研究来看，纳米阵列电极的制备方法主要有模板法、刻蚀法和自组装法等。其中，模板法在纳米阵列电极的制备中应用非常广泛。模板法就是选择具有纳米孔径的多孔材料作为模板，在孔内制备所要的纳米材料。用模板法制备的一维纳米材料既可以是实心的纳米纤维、纳米线或纳米棒，也可以是空心的纳米管。当材料完全填充模板的孔道时得到的是纳米纤维、纳米线或纳米棒，当材料只填充在孔壁四周时得到的是纳米管。向模板的孔道中填充材料的方法主要有电化学沉积、电化学聚合、化学沉积、化学聚合、化学气相沉积、溶胶-凝胶沉积、压差注入等技术。目前被广泛用于模板法制备的多孔模板主要有多孔聚合物膜和多孔阳极氧化铝膜，其它材料的模板还有多孔硅膜、多孔玻璃膜、金属模板等。模板法具有良好的可控性，对制备条件要求不苛刻，操作简单，容易实施，是一种具有普遍适用性的前沿方法。且通过调整制备模板的各种参数或选择不同的模板可制得所需不同尺寸的纳米结构，这从某种程度上来说实现了对纳米结构的有效控制。通过调整模板的厚度和孔道大小及几何构性等参数或选择不同的模板就可以实现对纳米阵列电极结构和尺寸的有效控制。