[發明專利]一種準二維納米多孔金屬的制備方法

在審

• 申請號: 201810043300.6
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108220649A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 王凱;習衛;丁軼
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C3/00;C23F1/44
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張宏祥

本發明公開了一種準二維納米多孔金屬的制備方法。先用真空熔煉或者真空濺射與單輥旋淬方法制備合金前體，然后在無機酸溶液或無機堿溶液中自由腐蝕去合金化，或采用電化學腐蝕方法在固體合金的外表面或內表面上制備出主曲率之一為負的片層狀納米多孔結構金屬。本發明的制備工藝簡單、可重復性強、普適性高，形成的材料為準二維片狀納米多孔金屬，開創了準二維片狀納米多孔金屬材料的制備方法，有望拓展納米多孔金屬應用范圍。

技術領域

本發明是一種關于納米金屬材料的，特別涉及一種在無機酸、無機堿腐蝕液中自由腐蝕去合金化制備準二維納米多孔金屬的方法。

背景技術

利用脫合金制備的納米多孔金屬是近十幾年發展起來的一類新型功能納米材料，它具有高表面積、低密度、高導電導熱性、高通透性、結構靈活可調等特點，有望在催化、分離、能源等領域得到廣泛的應用。納米多孔金屬結構的形成與演化為一個動態過程，一方面合金體系中活潑組分不斷溶解導致材料表面韌帶不斷粗化，比表面積持續增加；另一方面惰性組分原子在表面擴散并不斷聚集，傾向于形成平滑表面而降低材料的表面積和總能量。因此嚴格意義上說，納米多孔金屬的結構形成是兩種機制競爭平衡的結果，而且其本身就是一個亞穩的結構。所以怎樣有效控制其韌帶、孔隙、比表面積是制備納米多孔金屬的一個難題。

對于納米多孔金屬材料，隨著韌帶尺寸減小，比表面積增大，催化、能量存儲等性能提高。然而當尺寸減小到很小時，比如納米多孔鉑可以做到韌帶只有3nm，其三維塊體結構卻很大，至少在微米級，這制約了納米多孔金屬的進一步應用與性能的提高。眾所周知，當把三維石墨制成二維石墨烯時，其性能有了質的飛躍。如果將三維納米多孔金屬制備成準二維材料，就可能進一步提高其性能、拓展其應用范圍。基于此，發明一種準二維納米多孔金屬的制備方法，是本專利申請的核心思想。

發明內容

本發明的目的，是開發一種簡單高效制備準二維納米多孔金屬的方法，以期提高其催化、熱穩定等性能與應用范圍。

本發明通過如下技術方案予以實現：

本發明采用將幾種純金屬通過真空熔煉、真空濺射、單輥旋淬等方法制備一種活波金屬與其合金層狀間隔分布的合金前體，之后用自由腐蝕去合金化、電化學腐蝕等方法在固體合金的外表面或內表面上制備出主曲率之一為負的準二維片狀納米多孔金屬。

一種準二維納米多孔金屬的制備方法，具體步驟如下：

(1)取純金屬Al-Cu，采用真空熔煉或者真空濺射與單輥旋淬方法制備合金前體，該合金前體的成分分布為一種活波金屬與其合金層狀間隔分布；

(2)將步驟(1)所得到的合金前體在無機酸或者無機堿中自由腐蝕，比較活潑的金屬會被溶解在溶液中，最后得到不溶解的另一種金屬，即是材料形貌為納米多孔結構的準二維納米多孔金屬。

所述步驟(1)的鋁與銅的原子比為83:17。

所述步驟(1)純金屬也可以是Ag-Al、Au-Cu、Pd-Cu或者Au-Ag。

所述步驟(2)的無機堿腐蝕液為2mol/L NaOH，恒溫水浴溫度為25℃，無機酸腐蝕液為2mol/L HCl，恒溫水浴溫度為30℃。

所述步驟(2)中所得到的不溶解的另一種金屬合金為厚度20nm的準二維片狀納米多孔銅，這種多孔結構的表面包含凸面、凹面和雙曲面三種表面形態。其中凸面的主曲率均為正曲率，凹面的的主曲率均為負曲率，雙曲面的主曲率則為一正曲率、一負曲率。

本發明納米多孔金屬的制備方法，開創了準二維片狀納米多孔金屬材料的制備方式，有望拓展納米多孔金屬應用范圍。本發明的制備工藝簡單、可重復性強、普適性高，形成的材料為準二維片狀。

附圖說明

圖1是實施例1的合金前體宏觀形貌圖；