Pd“树枝”状结构倍数依次放大的SEM形貌图
微/纳米结构由于其在未来纳米器件和集成系统中的潜在应用, 近年来成为人们研究的热点, 如微机电系统(microelectromechanicalsystems)、微电子器件(microelectronicdevices)、光子材料(photonicmaterials)、智能微型反应器(microchipreactors)、微型传感器(miniaturizedsensors) 、分离技术(separationtechniques)等. 许多制备一维微/纳米结构的方法,包括以金属化过的DNA为模板、流体排列纳米线阵列和电化学的方法, 已经有文献报道.这些方法都要依赖于模板, 如DNA分子和表面台阶边缘等, 利用氧化铝模板辅助的电化学沉积等. 钯作为一种气敏材料, 通常被用作氢的探测传感器和氢活性开关, 而通过钯纳米线阵列(palladium nanowire arrays)制备出的纳米器件能够有效地提高其对氢的灵敏度而被用于特殊的领域, 因此钯纳米材料的制备具有广泛的研究意义.
Favier和Walter曾报道用石墨表面台阶边缘电沉积法(electrochemical stepedge decoration)在高定向石墨台阶上合成出了钯纳米线阵列(palladiumnanowire arrays). 简单实用的制备纳米材料的方法对于纳米材料的研究和应用具有广泛的意义, 电沉积方法相对于其他的制备方法不仅具有简单实用的特点, 还具有可控性强的优势. 在通常的电沉积过程中, 界面上的电沉积由迁移、扩散、对流和电化学反应决定, 沉积物前端的电荷密度以及离子浓度的变化对沉积物的形貌有重要的影响.
吉林大学超硬材料国家重点实验室张明喆等人利用准二维电沉积法, 通过控制不同浓度的PdCl2溶液和沉积电压, 在硅衬底上制备出了钯微/纳米结构材料, 分别用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对沉积物的形貌和结构进行了表征.结果表明,随着溶液浓度和沉积电压的不同, 沉积物呈现出准阵列、“树枝”状和膜状三种形貌, 溶液的离子浓度和生长电势对于沉积物形貌具有决定性的影响, 这些钯微/纳结构材料均由钯纳米颗粒构成, 属于面心立方结构.