[发明专利]一种超薄纳米多孔铜箔的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料的制备技术领域，具体涉及一种超薄纳米多孔铜箔的制备方法。

背景技术

纳米多孔金属是一种特殊的具有纳米尺寸孔洞的金属材料，因此它不仅具有纳米材料的奇异特性，还保留了金属材料优秀的物理及化学性能。近年来，各种多孔金属的的研究受到了研究者们的广泛关注，显示出其在催化剂、电极材料、传感器、表面增强拉曼散射基底、储氢等领域有重大的应用前景。作为一种低成本且环境友好型的金属材料，多孔铜以其优异的物理及化学性能激起了研究者们对其研究的极大兴趣。

公开号为CN102943187A的中国专利申请公开的纳米多孔铜的制备方法，通过将Cu-Hf-Al合金在低浓度的氢氟酸溶液中进行去合金化而得到纳米多孔铜。公开号为CN101956090A的中国专利申请公开的一种采用Cu-Zn合金制备纳米多孔铜的方法，利用电化学腐蚀法将熔融法得到的Cu-Zn合金经行电化学腐蚀，最终得到纳米多孔铜。公开号为CN101596598A的中国专利申请公开的一种整体连续纳米多孔铜的制备方法，将熔融得到的Cu-Al合金放入低浓度的腐蚀液中腐蚀，即可得到纳米多孔铜。公开号为CN103343253A的中国专利申请公开的一种制备纳米多孔铜的方法，采用真空电弧熔炼法制备Cu-Zr(-Al)合金，进一步去合金化便可得到纳米多孔铜。公开号为CN102628112A的中国专利申请公开的制备三维网状纳米多孔铜的方法，将电弧熔炼法得到Cu-Mn合金放入酸或强酸弱碱溶液中去合金化，即可得到纳米多孔铜。公开号为CN103132111A的中国专利申请公开的三维微米级多孔铜膜的制备方法，及公开号为CN103046088A的中国专利申请公开的一种微纳米复合多孔表面结构及其制备方法与装置，采用氢气气泡动态模板电沉积法在金属基底上形成三维多孔铜薄膜。公开号为CN103357876A的中国专利申请公开的一种纳米多孔铜膜的制备方法，将事先制备的含铜粉的有机浆料涂覆于基底表面，其热处理后可得到纳米多孔铜膜，且可采用盐酸腐蚀载体而得到无支撑的纳米多孔铜膜。

上述方法有各自的优点，但也存在很大的不足。利用多元金属合金脱合金法制备纳米多孔铜，得到的多孔铜的粒径和孔径均一且可控，得到的块体的机械强度相对较好，满足工业化制备的要求。但是，该方法过程复杂，熔融过程对设备要求较高且容易导致铜的氧化，后期的腐蚀过程造成了资源的浪费，增加了制备成本，也很难将所有共融元素全部腐蚀掉，很难得到纯的多孔铜。氢气气泡动态模板电沉积法制备过程简单，成本较低，但得到的多孔铜机械性能较差，且很难控制多孔铜的粒径及孔径。有机浆料涂覆法虽然操作相当简单，成本较低，但得到的多孔铜的质量较差，粒径和孔径大小及均一性很难控制。因此，探索制备纳米多孔铜的新型制备方法，对降低能耗、节能减排、提高投资回报率和提高生产效率具有重要的实际意义。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种超薄纳米多孔铜箔的制备方法。该方法过程简单，安全可靠，无毒无污染，且成本较低；通过改变前驱体中各成分的浓度、反应温度和时间，便可得到不同粒度、孔径的纳米多孔铜箔。

本发明为纳米多孔铜箔的制备提供了一种新的方法。该方法的基本原理是利用反应形成的纳米铜在反应釜壁上的自组装形成多孔铜，及利用反应后的冷却过程中反应釜内衬与多孔铜之间不同的热膨胀系数，多孔铜自剥离而得到无支撑的超薄纳米多孔铜箔。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

本发明涉及一种超薄纳米多孔铜箔的制备方法，包含以下步骤：

(1)制备含Cu²⁺前驱体液：将氢氧化钠溶液与Cu²⁺离子溶液混合，搅拌后得到淡蓝色的乳状液；滴加乙二醇并不断搅拌，得到品蓝色的溶液；滴加去离子水、或去离子水和乙醇定容；

(2)将含Cu²⁺前驱体液装入高压反应釜中，密封后在120℃～250℃温度下反应4～24h：

(3)取出生长于反应釜壁上的纳米多孔铜箔，洗涤数次后，滤纸吸水干燥。