[发明专利]一种纳米多孔金的电化学制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米多孔金的电化学制备方法，属于纳米材料的制备方法技术领 域。

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，纳 米尺寸的孔洞和韧带为三维双连续且相互贯通。纳米多孔金属是一种特殊的多孔材料， 纳米级的孔径尺寸使其具有更高的比表面积以及其他独特的物理、化学以及力学性能， 例如，很高的化学催化活性、独特的导电性能、更高的弹性模量和强度等。因此，纳 米多孔金属在很多领域具有很大的应用潜力，目前开展的应用研究主要有燃料电池、 气相和液相催化、激发、传感、表面增强拉曼散射、微流控制等。

目前，脱合金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。早在1979年，A.J. Forty(Forty，A.J.Nature 1979，282，597.)利用浓硝酸对Ag-Au合金进行脱合金处理，制 备了纳米多孔金。2001年，Jonah Erlebacher等人(Erlebacher J，Aziz M，KarmaA，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％的商用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，DursunAziz 等人(Dursun A，Pugh D，Corcoran S.Journal of the Electrochemical 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。2005年，我国台湾的Jing-Fang Huang和I-Wen Sun(Huang Jing-Fang，Sun I.-Wen.Advanced Functional Materials，2005， 15：989-994.)首先在金电极表面以电沉积的方式镀锌形成Zn-Au合金，随后在 ZnCl₂-EMIC离子溶液中进行电解脱合金处理，制得了纳米多孔金。2008年，J.Snyder 等人(J.Snyder，K.Livi，J.Erlebacher，J.Electrochem.Soc.155(2008)C464.)在硝酸银 溶液中对Ag-Au合金进行了脱合金化处理，制备了纳米多孔金。2009年，Z.H.Zhang 等人(Z.H.Zhang，Y.Wang，Z.Qi，J.K.Lin，X.F.Bian，J.Phys.Chem.C 113(2009)1308.) 对Al-Au合金在盐酸或氢氧化钠溶液中进行脱合金化处理制备了孔结构和尺寸可调的 纳米多孔金。

在上述制备工艺或方法中，采用Ag-Au合金体系制备纳米多孔金，通过腐蚀去掉 贵金属Ag，其成本比较高；而Zn-Au表面合金化/脱合金化处理制备多孔金，其工艺 比较复杂，而且Zn-Au合金的成分很难精确控制；多采用腐蚀性的、非环境友好的酸 性或碱性溶液，污染环境，有毒有刺激性，工作条件差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种低成本、工艺简单、纳米 多孔结构可控、无毒无污染、环境友好的纳米多孔金的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

所述的纳米多孔金的电化学制备方法，包括以下步骤：

(1)将纯金属铝、金加热到熔融态，充分搅拌混合，然后在一定的冷却速度下凝固 成Al-Au前驱体合金；所述Al-Au前驱体合金中，Au所占的原子百分比为10～60％， 其余为Al，Al和Au的纯度均为＞99.0wt.％。