[發(fā)明專利]一種具有多重分枝狀的納米合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810065674.8
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108274014B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 楊大馳;鄭立軍
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: B22F9/16
• 分類號: B22F9/16;B22F1/00;C25D11/12;C23C14/18;C23C14/24;C25D3/56;C23C28/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 趙尊生

本發(fā)明涉及一種具有多重分枝狀的納米合金及其制備方法。該多重分枝狀納米合金，其形貌由主干和分枝組成，多重分枝狀納米合金的長度為1?50μm，其分枝均勻分布在主干上，分枝枝徑約為5?500nm。制備方法包括：在陽極氧化得到的雙通的氧化鋁模板上采用常規(guī)的等離子體蒸鍍方法蒸金膜使其完全封蓋氧化鋁模板孔；以鈀鉍的前驅(qū)體PdCl₂或Pd(NH₃)₂Cl₂與Bi(NO)₃或BiCl₃作為電鍍液的成分，在上述模板的孔內(nèi)進行電化學沉積，得到鈀鉍納米線。用NaOH刻蝕鈀鉍納米線，即形成鈀鉍多重分枝狀的納米合金。本發(fā)可用于未來的高效燃料電池催化劑和高性能的氫氣氣體傳感器等。

技術領域

本發(fā)明涉及一種具有“多重分枝狀”的納米合金及其制備方法，尤其是一種元素周期表中的鈀和鉍組分的納米合金的合成方法。

背景技術

通過納米粒子、納米線、納米球、納米棒或納米片等構(gòu)建具有復雜分級的納米合金的納米材料成為材料科學領域研究的熱點。研究發(fā)現(xiàn)，納米材料的性能與材料的形貌、尺寸及其維度等因素密切相關，與單一的低維納米合金進行比較，具有分級結(jié)構(gòu)的納米材料往往顯示出更加獨特的性質(zhì)，使得它們在傳感器、吸附、產(chǎn)氫、發(fā)光、催化、鋰電池電極、發(fā)光和光學等領域具有廣泛的應用前景而受到了人們的廣泛關注。目前，電化學沉積方法在氧化鋁模板內(nèi)沉積納米線，用已制備的納米線作為基本的單元來繼續(xù)修飾成“多重分枝狀”納米合金還未曾報道。已報道的“多重分枝狀”納米合金(Li,M.,et al.,A hierarchicalnanolamella-structured alloy with excellent combinations of tensileproperties.Materials Science and Engineering:A,2014.606(Supplement C):p.396-400.)雖然已經(jīng)制備合成出45Ti–47Zr–5Al–3V類似“多重分枝狀”納米合金，但是其制備工藝繁瑣，合成條件苛刻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有多重分枝狀納米合金及其制備方法。本發(fā)明不僅可以制備“多重分枝狀”納米合金，而且可以通過氧化鋁模板孔徑大小來調(diào)控刻蝕前納米線的直徑；通過電化學沉積參數(shù)來調(diào)控納米線幾何參數(shù)；通過電化學刻蝕溶液的種類和刻蝕參數(shù)形成“多重分枝狀”納米合金。這種“多重分枝狀”納米合金具有很大的比表面積。有望采用這種方法制備其它可以通過電沉積的金屬材料構(gòu)筑的金屬“多重分枝狀”納米合金，應用于未來的納米器件和納米科技。例如，采用該方法制備的“多重分枝狀”納米合金，我們將其作為氣敏材料構(gòu)筑傳感器，得到的氫氣氣敏傳感器表現(xiàn)出良好的氣敏性和穩(wěn)定性；另外，這種“多重分枝狀”，尤其是鈀鉍“多重分枝狀”合金，在直接甲醇電催化燃料電池電極催化劑，不僅具有優(yōu)良的催化活性，而且還有較強的穩(wěn)定性和抗一氧化碳中毒能力。因此，有望在氫氣傳感器和甲醇電催化燃料電池電極催化劑領域有廣泛應用。

本發(fā)明提供的具有多重分枝狀納米合金，其形貌由主干和分枝組成，多重分枝狀納米合金的長度為1-50μm，其分枝均勻分布在主干上，分枝枝徑約為5-500nm；在所述的分枝的邊緣處具有更細的小分枝；主干到分枝的邊緣的襯度逐漸變淺。

制備方法包括的步驟：

1)氧化鋁模板的制備：將高純鋁片在酸性溶液A中施加20-180V的直流電壓進行陽極氧化6-10小時，然后再經(jīng)過混合酸溶液A處理以除去表面獲得的不規(guī)則氧化鋁膜，得到第一次陽極氧化的氧化鋁模板；然后重復進行上述陽極氧化處理10-15小時，并用含有銅和/或錫的鹽溶液處理以除去背面未氧化的鋁，得到第二次陽極氧化的氧化鋁模板，最后采用酸性腐蝕溶液B溶去位于孔底部的氧化鋁障礙層，得到雙通的氧化鋁模板A；

2)氧化鋁模板A表面蒸鍍金膜：采用蒸鍍方法，控制蒸金膜的條件，在步驟1)中制備的氧化鋁模板A的任意一面蒸鍍一層厚度為50-200nm的金膜，這樣將模板孔與孔之間壁的底部蒸鍍上了一層金膜，使其完全封蓋氧化鋁模板孔，得到氧化鋁模板B；