材料及制造方法与流程

技术特征：
1.一种阵列，包含：支撑基底；从该支撑基底的表面突出的表面结构，其由第一材料形成或涂覆有第一材料；第二材料，其沉积在这些表面结构中的至少一些上，使得该第二材料与该第一材料接触；和其中该第一材料、该第二材料或该第一材料和第二材料是导电的或半导电的；其中该第一材料和第二材料至少部分地形成复合物。2.如权利要求1所述的阵列，其中该复合物是该第一材料和该第二材料的电解反应产物。3.如权利要求2所述的阵列，其中该电解反应产物是通过向该阵列施加足够密度的电流以引起该第一材料与该第二材料之间的反应来制备的。4.如权利要求1至3中任一项所述的阵列，其中与该第一材料和第二材料相比，该复合物展现出改变的电子结构。5.如权利要求4所述的阵列，其中该改变的电子结构是通过观察包含该第一材料和第二材料的阵列与进一步包含该复合物的该阵列之间的线性扫描伏安法的变化而展现的。6.如权利要求5所述的阵列，其中该线性扫描伏安法的变化包括氧化或还原向更正或更负的电压的移动。7.如权利要求4至6中任一项所述的阵列，其中该改变的电子结构是通过观察包含该第一材料和第二材料的该阵列与进一步包含该复合物的该阵列的能量色散x射线光谱的变化而展现的。8.如权利要求4至6中任一项所述的阵列，其中该复合物形成于这些表面结构的边缘和/或顶点处。9.如权利要求1至8中任一项所述的阵列，其中该复合物选自金属间化合物、聚合物-金属复合物、有机-无机复合物、合金、多金属化合物；优选地，该复合物是金属-元素合金(例如与金属结合的碳、硫或硅)、或金属-金属合金。10.如权利要求1至9中任一项所述的阵列，其中该第一材料是金属。11.如权利要求1至10中任一项所述的阵列，其中该第二材料选自聚合物、有机化合物、无机化合物、金属。12.如权利要求1至11中任一项所述的阵列，其中该第二材料选自s区元素(周期表的第1族和第2族)、p区元素(周期表的第13族、第14族、第15族、第16族或第17族)、d区金属(过渡金属)，优选地该第二材料选自碱金属(第1族)、碱土金属、过渡金属、准金属，优选地该第二材料是金属。13.如权利要求1至12中任一项所述的阵列，其中该第一材料选自ni、ti、v、cr、fe、co、cu、zn、ga、rb、sr、y、zr、nb、mo、tc、ru、ro、pd、ag、cd、in、sb、sn、cs、ba、la、ce、pr、nd、w、os、ir、au、pb、bi、ra、u、pt和au。14.如权利要求1至13中任一项所述的阵列，其中该第二材料不同于该第一金属并且选自ni、ti、v、cr、fe、co、cu、zn、ga、rb、sr、y、zr、nb、mo、tc、ru、ro、pd、ag、cd、in、sb、sn、cs、ba、la、ce、pr、nd、w、os、ir、au、pb、bi、ra、u、pt和au。15.如权利要求1至14中任一项所述的阵列，其中该第一材料选自ni、cu、zn、co、al、ti，
并且该第二材料选自pt、co、au、ni、ag、ti、cr、cu、mg、mn、fe、zn。16.如权利要求1至15中任一项所述的阵列，其中第二材料在该第一材料上形成层，或者该第二材料在该第一材料上形成间断层。17.如权利要求1至16中任一项所述的阵列，其中该第二材料沉积在这些表面结构中的至少一些上，使得该第二材料包埋在或掺入该第一材料中。18.如权利要求1至17中任一项所述的阵列，其中该第二材料层或间断层的厚度大于0nm但小于约1000nm。19.如权利要求1至18中任一项所述的阵列，其中该第二材料沉积在该表面结构的边缘和/或顶点处。20.如权利要求1至19中任一项所述的阵列，其中当从上方观察时，该第二材料沉积在小于约100％至约0.0000001％的该表面上，或者该第二材料沉积在小于约50％的表面积上。21.如权利要求1至20中任一项所述的阵列，其中不同于该第一材料和/或第二材料的一种或多种另外的材料并且沉积在这些表面结构中的至少一些上。22.如权利要求21所述的阵列，其中一种或多种另外的材料与该第一材料、该第二材料或者一种或多种该一种或多种另外的材料中的至少一种接触。23.如权利要求21或22所述的阵列，其中该一种或多种另外的材料选自聚合物、有机化合物、无机化合物、金属。24.如权利要求21至23中任一项所述的阵列，其中存在一种与五十种之间的另外的材料。25.如权利要求1至22中任一项所述的阵列，其中这些表面结构与该支撑基底是一体的。26.如权利要求1至25中任一项所述的阵列，其中该支撑基底和这些表面结构由该第一材料形成。27.如权利要求1至26中任一项所述的阵列，其中这些表面结构在该表面结构上形成均匀、不连续的阵列。28.如权利要求1至27中任一项所述的阵列，其中这些表面结构是尺寸均匀的。29.如权利要求1至28中任一项所述的阵列，其中该一个或多个表面结构包含远端部分，所述远端部分与所述一个或多个表面结构延伸的表面间隔最大，所述远端部分具有尖的或峰的或尖钉的或顶点的或尖端的或脊的形式。30.如权利要求1至29中任一项所述的阵列，其中该表面结构的顶端或远端与该表面结构的底端或近端相比具有基本上相似或减小的宽度，其中远端和近端是相对于这些表面结构所关联或从其突出的支撑基底的表面而言的。31.如权利要求1至30中任一项所述的阵列，其中该表面结构在其接合该支撑基底处的宽度在约5nm至约5000μm之间。32.如权利要求1至31中任一项所述的阵列，其中该表面结构的高度在约5nm至约5000μm之间。33.如权利要求1至32中任一项所述的阵列，其中该阵列是催化剂。34.一种形成阵列的方法，该方法包括：
在导电流体中的第一电极与第二电极之间施加电流；该第一电极包含：支撑基底；从该支撑基底的表面突出的表面结构，其由第一材料形成或涂覆有第一材料；和第二材料，其沉积在与该第一材料接触的这些表面结构中的至少一些上；其中：该第一材料、该第二材料或该第一材料和第二材料是导电的或半导电的；所施加的电流密度是足以至少在该第一材料和第二材料的界面处形成复合物。35.如权利要求34所述的方法，其中该复合物是该第一材料和该第二材料的电解反应产物。36.如权利要求34或35所述的方法，其中与形成该复合物之前的该第一材料和第二材料的混合物相比，该复合物该复合物展现出改变的电子结构。37.如权利要求34至36中任一项所述的方法，其中该改变的电子结构通过观察该阵列的线性扫描伏安法的变化来展现。38.如权利要求34至37中任一项所述的方法，其中该阵列的该线性扫描伏安法的变化包括氧化或还原向更正或更负的电压的移动。39.如权利要求34至38中任一项所述的方法，其中该改变的电子结构通过该阵列的能量色散x射线光谱的变化来展现。40.如权利要求34至39中任一项所述的方法，其中该复合物或合金或金属间化合物优先地形成于这些表面结构的边缘和/或顶点处。41.如权利要求34至40中任一项所述的方法，其中该复合物材料选自金属间化合物、聚合物-金属复合物、有机-无机复合物、合金、多金属化合物，优选地该复合物是金属-元素合金(例如与金属结合的碳、硫或硅)、金属-金属合金。42.如权利要求34至41中任一项所述的方法，其中该第一材料是金属。43.如权利要求34至42中任一项所述的方法，其中该第二材料选自聚合物、有机化合物、无机化合物、金属。44.如权利要求34至43中任一项所述的方法，其中该第二材料选择形成s区元素(周期表的第1族和第2族)、p区元素(周期表的第13族、第14族、第15族、第16族或第17族)、d区金属(过渡金属)，优选地该第二材料选自碱金属(第1族)、碱土金属、过渡金属、准金属，优选地该第二材料是金属。45.如权利要求34至44中任一项所述的方法，其中该第一材料选自ni、ti、v、cr、fe、co、cu、zn、ga、rb、sr、y、zr、nb、mo、tc、ru、ro、pd、ag、cd、in、sb、sn、cs、ba、la、ce、pr、nd、w、os、ir、au、pb、bi、ra、u、pt和au。46.如权利要求34至45中任一项所述的方法，其中该第二材料不同于该第一材料并且选自ni、ti、v、cr、fe、co、cu、zn、ga、rb、sr、y、zr、nb、mo、tc、ru、ro、pd、ag、cd、in、sb、sn、cs、ba、la、ce、pr、nd、w、os、ir、au、pb、bi、ra、u、pt和au。47.如权利要求34至46中任一项所述的方法，其中该第一材料选自ni、cu、zn、co、al、ti，并且该第二材料选自pt、co、au、ni、ag、ti、cr、cu、mg、mn、fe、zn。48.如权利要求34至47中任一项所述的方法，其中该第一材料和/或第二材料是金属并
且呈氧化物、氢化物、卤化物、氢氧化物、盐、碳化物、有机金属络合物、络合物、合金、或簇中的一种或多种的形式。49.如权利要求34至48中任一项所述的方法，其中第二材料在该第一材料上形成层，或者该第二材料在该第一材料上形成间断层。50.如权利要求34至49中任一项所述的方法，其中该第二材料沉积在这些表面结构中的至少一些上，使得该第二材料包埋在或掺入该第一材料中。51.如权利要求34至50中任一项所述的方法，其中该第二材料层或间断层的厚度大于0nm但小于约1000nm。52.如权利要求34至51中任一项所述的方法，其中该第二材料沉积在该表面结构的边缘和/或顶点处。53.如权利要求34至52中任一项所述的方法，其中当从上方观察时，该第二材料沉积在小于约100％至约0.0000001％的该表面上，或者该第二材料沉积在小于约50％的表面积上。54.如权利要求34至53中任一项所述的方法，其中不同于该第一材料和/或第二材料的一种或多种另外的材料并且沉积在这些表面结构中的至少一些上。55.如权利要求34至54中任一项所述的方法，其中一种或多种另外的材料与该第一材料、该第二材料或者一种或多种该一种或多种另外的材料中的至少一种接触。56.如权利要求34至55中任一项所述的方法，其中该一种或多种另外的材料选自聚合物、有机化合物、无机化合物、金属。57.如权利要求34至56中任一项所述的方法，其中存在一种与五十种之间的另外的材料。58.如权利要求34至57中任一项所述的方法，其中这些表面结构与该支撑基底是一体的。59.如权利要求34至58中任一项所述的方法，其中该支撑基底和这些表面结构由该第一材料形成。60.如权利要求34至59中任一项所述的方法，其中这些表面结构在该表面结构上形成均匀、不连续的阵列。61.如权利要求34至59中任一项所述的方法，其中这些表面结构是尺寸均匀的。62.如权利要求34至61中任一项所述的方法，其中该一个或多个表面结构包含远端部分，所述远端部分与所述一个或多个表面结构延伸的表面间隔最大，所述远端部分具有尖的或峰的或尖钉的或顶点的或尖端的或脊的形式。63.如权利要求34至62中任一项所述的方法，其中该表面结构的顶端或远端与该表面结构的底端或近端相比具有基本上相似或减小的宽度，其中远端和近端是相对于这些表面结构所关联或从其突出的支撑基底的表面而言的。64.如权利要求34至63中任一项所述的方法，其中该表面结构在其接合该支撑基底处的宽度在约5nm至约5000μm之间。65.如权利要求34至64中任一项所述的方法，其中该表面结构的高度在约5nm至约5000μm之间。66.如权利要求34至65中任一项所述的方法，其中该导电流体包含该第二金属，并且当
施加该电流时，该第二金属电化学地沉积在这些表面结构中的至少一些上。67.如权利要求34至66中任一项所述的方法，其中该导电流体包含该第二金属，并且当施加该电流时，该第二金属电化学地沉积在这些边缘和/或顶点处。68.如权利要求34至67中任一项所述的方法，其中在该第一电极与该第二电极之间建立的电势差在约-20v与 20v之间、优选地在约-10v与 10v之间、优选地在约-5v与 5v之间、优选地在约-1v与 1v之间，或者在该第一电极与该第二电极之间建立的电势差在约 /-20v与 /-0.5v之间、优选地在约 /-10v与 /-0.5v之间、优选地在 /-7v与 /-0.5v之间、优选地在 /-6v与 /-1v之间。69.如权利要求34至68中任一项所述的方法，其中施加在该第一电极与第二电极之间的电流是在该第一电极和/或该第二电极上的约0.1至约500a/cm2的平均值；或在该第一电极和/或该第二电极上的约0.1至约50a/cm2；或约0.1至约20a/cm2；或约0.2至约20a/cm2；或约0.2至约15a/cm2；或约0.5至约500a/cm2；或约0.5至约50a/cm2；或约0.5至约20a/cm2；或约0.5至约10a/cm2；或约0.5至约8a/cm2；或约0.5至约5a/cm2；或约0.5至约4a/cm2；或约1至约4a/cm2。70.如权利要求34至69中任一项所述的方法，其中施加该电流持续足以形成复合物的时间，优选地施加该电流约1秒至约1周、或约1秒至约24小时、或约1分钟至约24小时、或约5分钟至约24小时、或约10分钟至约24小时、约0.5小时至约24小时、或约1小时至约12小时。71.如权利要求34至70中任一项所述的方法，其中该导电流体包含该一种或多种另外的材料，并且当施加该电流或电流时，该一种或多种另外的材料电化学地沉积在这些表面结构中的至少一些上，优选地，该电流是形成该复合物的电流，或者该电流在形成该复合物的电流之前。72.如权利要求34至71中任一项所述的方法，其中该导电流体包含该一种或多种另外的材料，并且当施加该电流时，该一种或多种另外的材料电化学地沉积在这些边缘和/或顶点处。73.如权利要求34至72中任一项所述的方法，其中该导电流体包含水和/或有机溶剂。74.如权利要求34至73中任一项所述的方法，其中该导电流体包含电解质。75.如权利要求34至74中任一项所述的方法，其中该电解质的浓度是约0.05m至约20m。76.如权利要求34至75中任一项所述的方法，其中该方法进一步包括在形成该复合物之后将该一种或多种另外的材料沉积、掺入或包埋在该阵列中或该阵列上的步骤，优选地该方法进一步包括在形成该复合物之后通过扩散或离子注入将该一种或多种另外的材料沉积、掺入或包埋在该阵列中或该阵列上的步骤。77.一种进行反应的方法，该方法包括使如权利要求1至33中任一项所述的阵列或通过如权利要求34至76中任一项所述的方法形成的阵列与至少一种反应性物质接触，其中该阵列充当催化剂。78.一种进行电化学反应的方法，该方法包括在如权利要求1至33中任一项所述的电催化剂阵列或通过如权利要求34至76中任一项所述的方法形成的电催化剂阵列与导电流体中的反电极之间施加电流。

技术总结
一种阵列包括支撑基底、从支撑基底的表面突出的表面结构、第二材料，其中该表面结构由第一材料形成或涂覆有第一材料，该第二材料沉积在表面结构中的至少一些上使得第二材料与第一材料接触；并且其中第一材料、第二材料或第一材料和第二材料是导电的或半导电的，并且其中第一材料和第二材料至少部分地形成复合物。物。物。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：制造系统有限公司
技术研发日：2020.08.28
技术公布日：2022/4/12