[發明專利]一種納米尺度多元合金的制備方法

有效

• 申請號: 202010434031.3
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111545767B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 趙盤巢;操齊高;張卜升;戎萬;陳昆昆
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22;B22F1/00;B82Y40/00;B82Y30/00;C22C30/02
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 楊世興

本發明公開了一種納米尺度多元合金的制備方法，包括以下步驟：一、將前驅體加入到超純水中配制得到前驅體穩態溶液；二、將前驅體穩態溶液進行噴霧干燥，得到前驅體粉末；三、將前驅體粉末進行煅燒，得到納米尺度多元合金。該方法將前驅體穩態溶液進行噴霧干燥和煅燒，使納米粒子中各金屬分布均勻，形成單相固溶體結構或兩相結構，得到了由十四種金屬任意組合的由納米粒子組成、具有多孔結構的納米尺度多元合金，該納米尺度多元合金具有比表面積高、活性位點多和穩定性好的優點，當納米尺度多元合金由五種以上金屬組成時，具有高熵合金特性和納米粒子特性，使納米尺度多元合金在催化材料、超導材料、傳感材料和生物材料領域具備優異的應用潛能。

技術領域

本發明屬于多元合金制備技術領域，具體涉及一種納米尺度多元合金的制備方法。

背景技術

納米尺度多元合金因其優異的物理化學性質，而被廣泛的應用于電子領域、催化領域和生物領域等，而目前納米尺度多元合金由于受制備方法的限制，主要為液相化學法制備納米尺度多元合金，其很難制備出四元以上的納米尺度多元合金，所以在制備四元以上的納米尺度多元合金方面仍然面臨巨大挑戰。

高熵合金是由我國臺灣學者葉均蔚教授在1996年研究非晶合金的基礎上，突破傳統合金設計模式首次提出的，在2004年將其定義為高熵合金，高熵合金的設計是一種新型的理念，是由五種以上金屬元素組成的合金，合金中每種金屬元素的摩爾數與合金的總摩爾數的比介于5％和35％之間，一般由單相固溶體或兩相結構組成，而不存在金屬間化合物相或其他復雜相，目前超過四種金屬元素組成的納米尺度多元合金(包含高熵合金)的制備依舊是一項挑戰。

納米尺度多元合金在粒徑尺寸上為納米級，具有比表面積高和活性位點多的優點，單個納米粒子中各個金屬元素均勻混合，由單相固溶體或兩相結構組成，當納米尺度多元合金中的金屬元素為五種以上時，為納米尺度高熵合金，具有高熵合金特性(高熵效應、原子遲滯擴散效應、嚴重晶格畸變效應、雞尾酒效應和高溫穩定效應)和納米粒子特性(表面與界面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應)，所以表現出優異的物理化學性能，使納米尺度多元合金在催化材料、超導材料、化學傳感材料和生物材料等領域具備優異的應用潛能。

多元合金的制備方法主要有：真空熔煉法、粉末冶金法、機械合金化法、激光熔覆法和電化學沉積法，制備的多元合金主要為塊狀或者薄膜狀，以上方法不適用于制備納米尺度多元合金，受納米尺度多元合金制備方法的限制，制備的多元合金很難做到納米尺寸，因此，納米尺度多元合金的制備一直成為該領域研究的難點。

公開號為CN108165866A的專利中公開了一種多元高熵合金的制備方法，該多元合金由Al、Cr、Fe、Nb、Ni、V、Ti、Zr八種金屬元素中的至少五種金屬元素組成，多元合金中任意兩金屬元素之間的原子比為1:1，將原材料倒入模具中壓制成電極塊；將壓制好的電極塊組焊成自耗電極；通過三次熔煉，冷卻后獲得多元高熵合金光錠，原材料多為鈦合金、鋯合金制備領域常用的原材料，獲得容易且不需要經過特殊處理，原材料粒度、尺寸控制均勻，便于前驅體混合均勻，利于化學成分均勻性控制，但該方法制備的多元合金不具備納米結構，不適用于制備納米尺度多元合金。

公開號為CN105970069A的專利中公開了一種多主元等摩爾比貴金屬高熵合金，其組成和含量為Au、Pt、Pd、Rh、Ni和Cu各金屬元素按照等摩爾比16.7±0.1mol％組成，換算為質量比：Au～27.2±0.2wt％，Cu～8.8±0.2wt％，Ni～8.1±0.2wt％，Pt～27.0±0.2wt％，Pd～14.7±0.2wt％，Rh～14.2±0.2wt％，形成簡單固溶體結構的高熵合金，該合金的發明將高熵合金與貴金屬多元合金相結合，完善了高熵合金體系，開拓了貴金屬多元合金的設計思路和應用領域，為從一個嶄新的角度挖掘貴金屬合金系統中的理論問題和運用價值奠定了基礎，但該方法制備的多元合金不具備納米結構，不適用于制備納米尺度多元合金。