[发明专利]一种纳米多孔银的制备方法

说明书

技术领域

发明属于纳米材料制备领域，尤其涉及一种纳米多孔银的制备方法。

背景技术

纳米多孔金属是具有纳米尺寸孔洞的材料，其孔径尺寸为几纳米至几百纳米。目前，脱合金化法是制备随机孔状结构纳米多孔金属的主要方法。选取的对象多为二元的固溶体合金，通过选择适当的腐蚀方法，将其中较为活泼的金属溶解，剩余的较为惰性的金属原子经扩散重组最终形成双连续的纳米多孔结构。其中，在纳米多孔金属制备领域中有关多孔金的报道较多。2001年，Jonah Erlebacher(Erlebacher J，Aziz M，Karma A，et al.Nature，2001，410(22)：450-453.)用浓硝酸对Ag-32at.％Au和Ag-24at.％Au进行脱合金之后，制得了厚度约为700nm、孔径尺寸约为10nm的纳米多孔金薄膜。2004年，Ding Yi等人(Ding Y，Kim Y，Erlebacher J.Advanced Materials，2004，16(21)：1897-1900.)用70wt.％HNO₃对Ag、Au质量分数均为50％的市售白金彩叶进行了脱合金处理，制得了厚度约为100nm，孔径尺寸约为20nm的纳米多孔金薄膜。2005年，Dursun Aziz等人(Dursun A，Pugh D，Corcoran S.Journal of theElectrochemical Society，2005，152(2)：B65-B72.)用电解腐蚀的方式对Ag-20at.％Au、Ag-25at.％Au和Ag-30at.％Au进行了脱合金，腐蚀过程中采用的电解液为0.1mol/L的HClO₄。然而，关于纳米多孔银的制备报道较少，并且主要集中在工艺复杂的电化学金属沉积-溶解方式的制备方法，中国的Fa-Long Jia等(Jia，F.L.；Yu，C.F.；Deng，K.J.；Zhang，L.Z.J.Phys.Chem.C 2007，111，8424.)利用商业镀锌溶液在银电极上沉积一层Zn膜，利用其形成的Ag-Zn合金薄层，制备出附着在银基底上的纳米多孔银薄层；中国台湾的I-Wen Sun等(Yeh，F.H.；Tai，C.C.；Huang，J.F.；Sun，I.W.J.Phys.Chem.B 2006，110，5215.)在ZnCl-EMIC离子液体中也利用类似的电化学方法制备出纳米多孔银薄膜。采用这种Zn-Ag表面合金化/脱合金化处理制备多孔银，其成本高、工艺比较复杂，Zn-Ag合金的成分很难精确控制，并且往往仅形成附着在致密基底表面的纳米多孔状薄层。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种成本低、工艺简单、纳米多孔结构可控的纳米多孔银的制备方法。

本发明是通过以下方式实现的。

一种纳米多孔银的制备方法，采用快速凝固和脱合金化相结合的方法来制备纳米多孔银，其特征是包括以下步骤：

1、将纯金属铝、银加热到熔融态，将母合金液体充分搅拌混合；

2、利用惰性气体将合金液快速吹出，使熔融的液态金属在高速旋转的铜辊上快速凝固，制备出合金条带；

3、在酸性溶液中进行脱合金化处理；腐蚀过程结束后，将纳米多孔银在蒸馏水中洗至中性；最后，样品晾干并保存。

上述纳米多孔银的制备方法，其特征是步骤2中的惰性气体为氩气、氮气的一种。步骤3中的酸性溶液为盐酸、硫酸溶液中的一种。步骤3中Al-Ag合金与0.1～37wt.％盐酸溶液或0.1～98wt.％硫酸溶液在室温至90℃反应1～4小时。步骤3中酸性溶液的最优比为5wt.％。步骤2中Al-Ag合金的凝固速率为10²～10⁶K/s。步骤1中Ag的含量为10～60％(原子百分比)，其余为Al，总量为100％。

具体操作如下：将前述纯铝和纯银金属加入到熔炼炉内，加热到熔融状态，经过充分搅拌使其合金化。用惰性气体将熔融的液态金属在0.05～1MPa压力下快速吹出，在高速旋转的铜辊上激冷，使合金以10²～10⁶K/s速度凝固，得到厚度为10～200μm，宽度为1～50mm，长度为0.5～50cm合金条带。其中Ag的含量为10～60％(原子百分比)，其余为Al，总量为100％。将上述合金条带加入到酸性腐蚀溶液中进行脱合金化处理，处理1～4小时，然后过滤出溶液中的金属条带，用蒸馏水洗至pH试纸呈中性，最后取出放置。