化学镀法制备钯复合膜

2016-05-28
研发部

                                     化学镀钯微观电镜图    

  化学镀法的原理是金属盐被还原剂还原成金属,从而在载体表面形成薄膜。整个制备过程包括以下4个步骤:(1)载体处理-通过机械打磨、化学处理或者引入过渡层获得平整的载体表面。(2)活化敏化-通过活化、敏化两步法在载体表面形成纳米级钯颗粒,作为镀膜的晶种。(3)膜的生长-钯在晶种附近沉积、生长成膜。(4)焙烧-氮气、氢气氛围中升温到一定温度,形成致密的金属钯膜。

     使用化学镀法可在任何形状的导体和非导体表面沉积薄膜,操作条件简单,成本较低。应该指出的是,传统化学镀法最大的缺陷是活化与敏化过程十分繁琐,而且极有可能引入杂质锡而影响钯膜的高温热稳定性。另外,较难控制膜的厚度,与载体结合力也较差,而且还会产生大量的有毒、有害废液。因此,近年来人们对该方法进行了相应的改进。

    用不含锡的活化技术代替传统的活化方法就是近年来的研究重点之一。Xiong等应用溶胶-凝胶技术活化目标衬底,将被钯源物质改性后的勃姆石溶液直接涂敷在载体表面,达到了修饰表面和上晶种同时进行的目的,明显简化了制备过程,有效地避免了锡的引入。膜的H2/ N2分离系数为20-130,氢的渗透速率为0.05-2.4cm3/(cm2·s)。王和义等采用浆料涂敷与化学镀相结合的方法在微孔陶瓷支撑体上制备出厚3μm的钯银合金膜。该方法不仅大大简化了活化、敏化过程,而且有利于在大孔径陶瓷载体表面沉积钯银合金膜。Paglieri等将陶瓷载体浸渍在醋酸钯的氯仿溶液中,高温热分解后得到钯晶种,然后再用化学镀的合成路线。

     该方法可在常压空气中进行,得到的活性钯颗粒分散均匀、活性高。在973K的条件下,氢气的渗透能力在一星期内基本保持不变。Xu等利用光催化反应在氧化钛基体表面引入钯晶种,然后进行化学镀钯,得到厚度为0.3-0.4μm的超薄膜。在773K的条件下,氢的渗透速 率为6.3×10-6mol/(m2·s·Pa),H2/N2分离系数高达1140。该方法得到的镀层表面平整,与载体结合力好,而且导电效果颇佳,有应用潜力。

     近年来,为了获得均匀镀层和较好的膜表面形貌,同时增强金属膜层与载体的结合力,在镀饰过程中引入了反渗透和真空负压等方法。其主要原理是在渗透压或者真空负压的驱动下,镀液中的水带动钯络合离子向基体孔内渗透,从而得到致密且与载体结合力较强的钯复合膜。

     Varma等针对反渗透法做了深入系统的研究,建立了金属膜的成核与生长理论模型,并讨论了各种参数对膜性能的影响。他们通过使用不同浓度的渗透液,既减轻了阴影效应,又提高了原料的利用率,比较有效地控制了膜的厚度和表面形貌。此外,也有人尝试通过加入甲醛或者使用其它还原剂如次磷酸钠等改进镀液物化性质。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司