[發(fā)明專利]一種化學(xué)脫合金制備Cu微納米片狀結(jié)構(gòu)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710484339.7
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107398554B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉學(xué);馬斌斌;樂國敏;李晉鋒;徐慶東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F9/16;C23F1/44;B22F3/105;B33Y10/00
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王育信

本發(fā)明公開了一種化學(xué)脫合金制備Cu微納米片狀結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：(1)增材制造Cu?Ni?Fe亞穩(wěn)態(tài)共晶組織：將純Cu、純Ni和純Fe粉末按原子比為17～18：17～18：62～68的比例進(jìn)行混合后，利用增材制造系統(tǒng)制備得到Cu?Ni?Fe亞穩(wěn)態(tài)共晶組織；(2)脫合金：將得到的Cu?Ni?Fe亞穩(wěn)態(tài)共晶組織置于0.03～0.07mol/L的硝酸溶液中，在室溫下放置2～8小時，進(jìn)行化學(xué)脫合金；(3)清洗干燥：將得到的脫合金后的Cu?Ni?Fe亞穩(wěn)態(tài)共晶組織取出，依次使用去離子水和酒精浸泡清洗，干燥后得到Cu微納米片狀結(jié)構(gòu)。該制備方法通過增材制造系統(tǒng)獲得Cu?Ni?Fe亞穩(wěn)態(tài)組織，利用簡單的化學(xué)脫合金方法制備出Cu微納米片狀結(jié)構(gòu)，為制備復(fù)雜金屬微納米結(jié)構(gòu)提供新的技術(shù)途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，具體涉及一種化學(xué)脫合金制備Cu微納米片狀結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)

金屬納米材料因為其尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，能夠表現(xiàn)出與宏觀塊體材料迥然不同的特性，在表面改性、傳感、光學(xué)、催化以及能源轉(zhuǎn)換與儲存等多個領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用的潛力。因而探索新的用于制備各種形態(tài)的金屬微納米結(jié)構(gòu)的方法是微納米科學(xué)領(lǐng)域的一項重要課題，其研究結(jié)果具有重要使用價值。

目前已有多種技術(shù)可以實現(xiàn)金屬微納米結(jié)構(gòu)的合成與制備，例如氣相物理沉積、氣相化學(xué)沉積、溶液凝膠法、電弧放電法、濺射沉積法、模板法等。但大多數(shù)方法均對合成設(shè)備的要求較高，或者存在步驟復(fù)雜、成本較高且不利于大規(guī)模生產(chǎn)的缺陷。

化學(xué)脫合金法是最近開發(fā)出的一種新型金屬微納米結(jié)構(gòu)制備方法，具有設(shè)備簡單、操作簡便、成本低廉、可控性強(qiáng)的特點，極具應(yīng)用價值。但傳統(tǒng)的化學(xué)脫合金法僅能用于制備金屬微納米多孔結(jié)構(gòu)，難以實現(xiàn)其他復(fù)雜金屬微納米結(jié)構(gòu)的制備，從而大大限制了化學(xué)脫合金法的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種化學(xué)脫合金制備Cu微納米片狀結(jié)構(gòu)的方法，通過增材制造系統(tǒng)獲得Cu-Ni-Fe亞穩(wěn)態(tài)組織，利用簡單的化學(xué)脫合金方法制備出Cu微納米片狀結(jié)構(gòu)，為制備復(fù)雜金屬微納米結(jié)構(gòu)提供新的技術(shù)途徑。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種化學(xué)脫合金制備Cu微納米片狀結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：

(1)增材制造Cu-Ni-Fe亞穩(wěn)態(tài)共晶組織：將純Cu、純Ni和純Fe粉末按原子比為17～18：17～18：62～68的比例進(jìn)行混合后，利用增材制造系統(tǒng)制備得到Cu-Ni-Fe亞穩(wěn)態(tài)共晶組織；

(2)脫合金：將得到的Cu-Ni-Fe亞穩(wěn)態(tài)共晶組織置于0.03～0.07mol/L的硝酸溶液中，在室溫下放置2～8小時，進(jìn)行化學(xué)脫合金；

(3)清洗干燥：將得到的脫合金后的Cu-Ni-Fe亞穩(wěn)態(tài)共晶組織取出，依次使用去離子水和酒精浸泡清洗，干燥后得到Cu微納米片狀結(jié)構(gòu)。

具體的說，所述步驟(1)中純Cu、純Ni和純Fe的原子比17.5：17.5：65。

具體的說，所述步驟(1)中增材制造系統(tǒng)具有能量源，且該能量源為激光或電子束高能源。

更具體的說，所述步驟(1)是在高純氬氣保護(hù)或真空保護(hù)中，并于水氧含量低于10ppm條件下利用增材制造系統(tǒng)制備Cu-Ni-Fe亞穩(wěn)態(tài)共晶組織的。

優(yōu)選的，所述增材制造系統(tǒng)為同步送粉增材制造系統(tǒng)，且其材料系統(tǒng)是可打開的，可進(jìn)行連續(xù)制造。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中硝酸溶液的濃度為0.05mol/L。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中化學(xué)脫合金時間為4～6小時，至溶液呈淺黃色為止；

更進(jìn)一步的，所述步驟(3)中，先用去離子水對得到的脫合金后的Cu-Ni-Fe亞穩(wěn)態(tài)共晶組織浸泡清洗1～3次后，再用酒精浸泡清洗2～4次，最后進(jìn)行干燥。