[發(fā)明專利]一種納米多孔鋁及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410060410.5
• 申請(qǐng)日: 2014-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN103806017A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紅強(qiáng);張曉輝;李慶余;黃有國(guó);殷進(jìn)超;范海林;胡思江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黃岡師范學(xué)院
• 主分類號(hào): C25C5/02
• 分類號(hào): C25C5/02;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多孔金屬材料制備領(lǐng)域，尤其涉及的是一種納米多孔鋁及其制備方法。

背景技術(shù)

多孔金屬材料是在20世紀(jì)80年代后期迅速發(fā)展起來(lái)的，具有非常優(yōu)異的物理特性和良好的力學(xué)性能，因此在高端技術(shù)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，尤其是多孔鋁，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)而具有許多優(yōu)異的物理性能，首先，作為結(jié)構(gòu)材料，多孔鋁材料具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度的特點(diǎn)；其次，作為功能材料，多孔鋁具有能量吸收性好、換熱散熱能力高、吸聲性好、滲透性好和電磁波吸收性好等多種物理性能。因此，在環(huán)保、能源和航空航天等高端技術(shù)領(lǐng)域，多孔鋁獲得了廣泛的應(yīng)用，也因而受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的普遍關(guān)注。

現(xiàn)有的制備多孔金屬的方法主要有熔體發(fā)泡法、鑄造法、粉末冶金法和物理或化學(xué)沉積等。發(fā)泡法雖然工藝簡(jiǎn)單、成本較低，但是發(fā)泡過(guò)程不易控制；鑄造法得到的產(chǎn)品孔隙分布均勻、孔隙率高，但該法的生產(chǎn)成本高、力學(xué)性能低；粉末冶金法可以對(duì)孔隙率在較寬范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，而且可以得到均勻的孔隙率，然而這種方法的工藝太過(guò)復(fù)雜；物理或化學(xué)沉積法雖然也能得到連貫性好且分布均勻、孔隙率大的產(chǎn)品，但生產(chǎn)成本卻太高。

對(duì)于多孔鋁材料，高孔隙率、大小均勻而且可控的孔徑一直是技術(shù)的壁壘和研究的關(guān)鍵，隨著科技的進(jìn)步及生產(chǎn)工藝研究的發(fā)展，多孔金屬鋁材料面臨著向多樣化、大型化及孔隙細(xì)微化等方向發(fā)展的趨勢(shì)，如何尋求一種新的制備方法，其工藝簡(jiǎn)單、操作容易、成本低廉，可以獲得孔隙率高、孔徑細(xì)微化且大小均勻可控、穩(wěn)定性高的制備工藝則是科學(xué)工作者一直努力的方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在制備多孔鋁中存在的問(wèn)題，提供了一種納米多孔鋁及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種納米多孔鋁的制備方法，其步驟如下：

（1）陽(yáng)極采用金屬鋰，陰極采用鋁箔，電解液采用鋰離子電池用電解液，電解池采用密閉體系；

（2）以恒定電流給電解池通電，通過(guò)檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)到當(dāng)充電電壓平臺(tái)上升后，停止通電；

（3）改變外電路，將電解池改為原電池，在恒定電流下放電，通過(guò)檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)到當(dāng)放電電壓下滑后，停止放電；

（4）收集電解池底部生成的產(chǎn)品，清洗烘干，得到納米多孔鋁。

所述的鋁箔的厚度為1～100μm。

所述鋰離子電池用電解液為無(wú)機(jī)鋰鹽或有機(jī)鋰鹽和EC、DMC、EMC、DEC、PC中的一種或多種的任意組合；其中無(wú)機(jī)鋰鹽為L(zhǎng)iPF₆、LiBF₄、LiClO₄或LiAsF₆，有機(jī)鋰鹽為L(zhǎng)iBOB、LiODFB、LiTFSI、LiBETI、LiFSI或LiFNFSI。

所述的制備方法制得的納米多孔鋁。

所述納米多孔鋁的外形為粉末狀，粉體粒徑為0.2-10μm，多孔鋁的單個(gè)的金屬鋁粉體顆粒孔徑為0.5～22nm，納米多孔鋁的孔隙率為40%～60%。

本發(fā)明通過(guò)電解法制備納米多孔鋁金屬材料，產(chǎn)物孔隙率高、孔徑均勻，材料粒徑、孔隙率和孔徑大小還可以通過(guò)調(diào)節(jié)電流密度等條件加以控制，制備工藝簡(jiǎn)單、成本低而且可以連續(xù)生產(chǎn)，原料金屬鋰?yán)寐矢撸芍貜?fù)利用而且損耗小，過(guò)程節(jié)能環(huán)保，電能經(jīng)過(guò)儲(chǔ)備后可循環(huán)利用，制備過(guò)程無(wú)廢棄物產(chǎn)生。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的電解法制備多孔鋁在實(shí)施例1中所用到的電解槽結(jié)構(gòu)示意圖；其中：1-電源，2-導(dǎo)線，3-電解池，4-陽(yáng)極（金屬鋰），5-陰極（鋁箔），6-電解液。

圖2為實(shí)施例1中在電解槽內(nèi)通過(guò)電解法制備的多孔鋁的SEM圖。

圖3為本發(fā)明提供的電解法制備多孔鋁在實(shí)施例2中所用到的扣式模擬電解池結(jié)構(gòu)示意圖；其中：7-陽(yáng)極蓋，8-陽(yáng)極（金屬鋰），9-隔膜，10-陰極（鋁箔），11-墊片，12-彈片，13-密封圈，14-電解液，15-陰極蓋。

圖4為實(shí)施例2中在扣式電池內(nèi)通過(guò)電解法制備的多孔鋁的SEM圖。

圖5為本發(fā)明提供的電解法制備多孔鋁在實(shí)施例3中所用到的軟包裝電解池結(jié)構(gòu)示意圖；其中：16-陰極極耳，17-陽(yáng)極極耳，18-電解液，19-鋁塑膜，20-陰極（鋁箔），21-隔膜，22-陽(yáng)極（金屬鋰）。

圖6為實(shí)施例3中在軟包裝電解池內(nèi)通過(guò)電解法制備的多孔鋁的SEM圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1