[发明专利]一种纳米多孔铝及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米多孔铝及其制备方法，属于金属材料技术领域。制备纳米多孔铝的过程为：首先准备前驱体材料，所述前驱体材料为纯金属或合金；将前驱体材料在惰性气氛下浸入离子液体中，腐蚀掉前驱体材料中比Al活泼的金属元素，即得到所述纳米多孔铝。所得纳米多孔铝可保持完整性，孔棱尺寸为20‑5000nm。本发明工艺简单，制备方便可控，产品可靠。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种纳米多孔铝及其制备方法。

背景技术

纳米多孔金属是具有纳米尺寸孔棱和孔洞的材料，其具有独特的双连续结构，具有比表面积大、催化活性强、导电性好等特点，在催化、传感、电极材料等方面广泛应用。

泡沫铝质量轻、比强度高，而且具有换热能力好、能量吸收性好、电磁波吸收性好和渗透性好等功能，因此在能源、环保等领域有广泛应用。而将泡沫铝的孔棱、孔隙缩小到纳米尺度时，由于尺寸效应，其性能可能会更加突出，应用更广泛。

去合金化法用来制备纳米多孔材料，是利用合金中不同组元间的化学性质不同，选择性的将较为活泼的组元去除，得到由残留组元构成的双连续结构。去合金化法已经成功制备出纳米多孔Au、Pt、Ag、Cu等多孔材料。但是，目前已经制备出的纳米多孔金属多限于贵金属体系，严重限制了纳米多孔金属材料的研究和应用，因此需要制备其它金属多孔材料，而且对于其它金属多孔材料的探索从未间断。

随着科学技术的进步和生产工艺的发展，多孔铝面临着大型化、孔隙细微化等发展趋势，如何获得高孔隙率、孔径尺寸均匀且大小在微纳米尺度等一直是急需解决的问题。因此，寻求一种简单的制备工艺，操作简单，制备出的样品稳定可靠，可以获得孔隙率高、孔径大小均匀细微的纳米多孔铝，需要不断的探索研究。

发明内容

针对目前制备的纳米多孔金属多是贵金属体系及制备多孔铝存在的问题，本发明的目的在于提供一种纳米多孔铝及其制备方法，本发明制备的纳米多孔铝孔棱尺寸在纳米尺度，制备方法简单方便，操作简单，对纳米多孔金属的制备、理论研究和应用有重要意义。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种纳米多孔铝的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)准备前驱体材料，所述前驱体材料为纯金属或合金；

(2)将前驱体材料在惰性气氛下浸入离子液体中，反应后腐蚀掉前驱体材料中比Al活泼的金属元素，即得到所述纳米多孔铝。

上述步骤(1)中，所述前驱体材料为比铝活泼的金属；或者，所述前驱体材料为比铝活泼的金属与铝组成的合金；或者，所述前驱体材料为比铝活泼的金属与比铝活泼性低的金属组成的合金；或者，所述前驱体材料为比铝活泼的金属、铝和比铝活泼性低的金属组成的合金。所述比铝活泼的金属为Mg、Li、Na、Ca和K中的一种或几种；当比铝活泼的金属为Mg时，前驱体材料中Mg的原子百分比为35～100％；所述比铝活泼活泼性低的金属为Ni、Ti、Cu、Ag、Zn和Si中的一种或几种；所述比铝活泼活泼性低的金属在前驱体材料中的原子百分比小于50％。

上述步骤(1)中，所述前驱体材料选择合金时，合金类前驱体材料的制备过程为：将合金中各元素对应的原材料混合，炼制母合金待用，也可以将母合金经退火处理使合金成分均匀化后再使用；当前驱体材料为纯金属时不需要熔炼，直接作为前驱体材料使用。

上述步骤(2)反应过程中，当所述前驱体材料选择纯金属时，仅发生置换反应，前驱体材料中比铝活泼的金属被阴离子中的铝置换掉，置换出来的铝发生沉积得到纳米多孔铝。当前驱体材料选择合金时，依次发生去合金化和置换反应。在去合金化过程中，前驱体材料中比铝活泼的金属元素发生溶解，合金中剩下的金属元素形成纳米多孔结构；去合金化发生后，溶解出来的比铝活泼的金属元素发生置换反应，被离子液体中阴离子中的铝置换掉，置换出来的铝沉积在去合金化过程中形成的纳米多孔结构的孔棱上形成纳米多孔铝。