專利名稱：一種納米多孔銀的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明屬于納米材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種納米多孔銀的制備方法。
背景技術(shù)：
納米多孔金屬是具有納米尺寸孔洞的材料，其孔徑尺寸為幾納米至 幾百納米。目前，脫合金化法是制備隨機(jī)孔狀結(jié)構(gòu)納米多孔金屬的主要 方法。選取的對象多為二元的固溶體合金，通過選擇適當(dāng)?shù)母g方法， 將其中較為活潑的金屬溶解，剩余的較為惰性的金屬原子經(jīng)擴(kuò)散重組最 終形成雙連續(xù)的納米多孔結(jié)構(gòu)。其中，在納米多孔金屬制備領(lǐng)域中有關(guān)
多孔金的報(bào)道較多。2001年，Jonah Erlebacher (Erlebacher J ,Aziz M, Karma A, et al. Nature, 2001， 410 (22): 450-453.)用濃硝酸對Ag-32 at. yoAu和Ag-24at,^Au進(jìn)行脫合金之后，制得了厚度約為700nm、孔徑尺 寸約為10nm的納米多孔金薄膜。2004年，DingYi等人(Ding Y, Kim Y， Erlebacher J. Advanced Materials, 2004， 16 (21): 1897-1900.)用70 wt。/。HN03對Ag、 Au質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為50。/。的市售白金彩葉進(jìn)行了脫合金處 理，制得了厚度約為100nm，孔徑尺寸約為20 nm的納米多孔金薄膜。 2005年，Dursun Aziz等人(Dursun A, Pugh D, Corcoran S. Journal of the Electrochemical Society, 2005, 152 (2): B65-B72.)用電解腐蝕的方式對 Ag-20at. %Au、 Ag-25at. 。/。Au和Ag-30at. 。/。Au進(jìn)行了脫合金，腐蝕過程 中采用的電解液為O.l mol/L的HC104。然而，關(guān)于納米多孔銀的制備報(bào) 道較少，并且主要集中在工藝復(fù)雜的電化學(xué)金屬沉積-溶解方式的制備方法，中國的Fa-Long Jia等(Jia, F. L.; Yu, C. F.; Deng, K. J.; Zhang, L. Z. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 8424.)利用商業(yè)鍍鋅溶液在銀電極上沉積一 層Zn膜，利用其形成的Ag-Zn合金薄層，制備出附著在銀基底上的納米 多孔銀薄層；中國臺灣的I-WenSun等(Yeh, F. H.; Tai, C.C.; Huang, J. F.; Sun, I. W. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 5215.)在ZnCl -EMIC離子液, 中也利用類似的電化學(xué)方法制備出納米多孔銀薄膜。采用這種Zn-Ag表 面合金化/脫合金化處理制備多孔銀，其成本高、工藝比較復(fù)雜，Zn-Ag 合金的成分很難精確控制，并且往往僅形成附著在致密基底表面的納米 多孔狀薄層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低、工 藝簡單、納米多孔結(jié)構(gòu)可控的納米多孔銀的制備方法。 本發(fā)明是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的。
一種納米多孔銀的制備方法，采用快速凝固和脫合金化相結(jié)合的方
法來制備納米多孔銀，其特征是包括以下步驟
1、 將純金屬鋁、銀加熱到熔融態(tài)，將母合金液體充分?jǐn)嚢杌旌希?br> 2、 利用惰性氣體將合金液快速吹出，使熔融的液態(tài)金屬在高速旋 轉(zhuǎn)的銅輥上快速凝固，制備出合金條帶；
3、 在酸性溶液中進(jìn)行脫合金化處理；腐蝕過程結(jié)束后，將納米多 孔銀在蒸餾水中洗至中性；最后，樣品晾干并保存。
上述納米多孔銀的制備方法，其特征是步驟2中的惰性氣體為氬氣、 氮?dú)獾囊环N。步驟3中的酸性溶液為鹽酸、硫酸溶液中的一種。步驟3中Al-Ag合金與0.1 37 wt.%鹽酸溶液或0.1 98 wt.。/。硫酸溶液在室溫至90 匸反應(yīng)1~4小時(shí)。步驟3中酸性溶液的最優(yōu)比為5 wt. %。步驟2中A1-Ag 合金的凝固速率為102 1061^3。步驟l中Ag的含量為10 60y。(原子百分 比)，其余為A1，總量為100%。
具體操作如下將前述純鋁和純銀金屬加入到熔煉爐內(nèi)，加熱到熔 融狀態(tài)，經(jīng)過充分?jǐn)嚢枋蛊浜辖鸹?。用惰性氣體將熔融的液態(tài)金屬在 0.05 1MPa壓力下快速吹出，在高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上激冷，使合金以 102 106^3速度凝固，得到厚度為10 200iim，寬度為l 50mm，長度為 0.5 50cm合金條帶。其中Ag的含量為10 60。/。(原子百分比)，其余為 Al，總量為100%。將上述合金條帶加入到酸性腐蝕溶液中進(jìn)行脫合金 化處理，處理1 4小時(shí)，然后過濾出溶液中的金屬條帶，用蒸餾水洗至 pH試紙呈中性，最后取出放置。
本發(fā)明的方法與現(xiàn)有的納米多孔銀制備工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)該方法選用A1-Ag合金作為納米多孔銀的母合金，可以大大降低制 備納米多孔銀的成本。(2)該方法選用濃度較低的常見腐蝕溶液即可 獲得納米多孔銀，且操作工藝簡便，適宜大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。(3)本方 法可根據(jù)母合金的成分和腐蝕溶液的種類，調(diào)控納米多孔銀的結(jié)構(gòu)和尺 寸。
具體實(shí)施例方式
下面給出本發(fā)明的三個(gè)最佳實(shí)施例 實(shí)施例一
(1)按照原子百分比15n/。Ag，其余為A1的配比，將A1-Ag合金放入熔煉爐中。將合金加熱到熔融狀態(tài)，經(jīng)過充分?jǐn)嚢枋蛊浜辖鸹?。用氬?br> 將熔融的液體在0.1MPa壓力下快速吹出，在高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上激冷，獲 得厚度為20 40微米，寬度為2 5毫米，長度為1 20厘米的合金薄帶。
(2) 在25'C下與5wtn/。鹽酸溶液反應(yīng)0.5小時(shí)，然后在加熱到90"C反 應(yīng)0.5小時(shí)至沒有明顯的反應(yīng)氣泡產(chǎn)生，停止加熱。
(3) 將反應(yīng)后的產(chǎn)品收集，用蒸餾水反復(fù)沖洗至化學(xué)腐蝕溶液完全 洗凈(廣泛pH試紙檢驗(yàn)沖洗蒸餾水呈中性)。然后在25'C下晾干并保存。 孔徑、孔壁尺寸約為90 100納米，而且孔結(jié)構(gòu)均勻分布。
實(shí)施例二
(1) 按照原子百分比35。/。Ag，其余為A1的配比，將A1-Ag合金放入 熔煉爐中。將合金加熱到熔融狀態(tài)，經(jīng)過充分?jǐn)嚢枋蛊浜辖鸹?。用氬?將熔融的液體在0.1MPa壓力下快速吹出，在高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上激冷，獲 得厚度為30 50微米，寬度為2 5毫米，長度為5 20厘米的合金薄帶。
(2) 在25。C下與5wt。/。硫酸溶液反應(yīng)l小時(shí)，然后在加熱到9(TC反 應(yīng)l小時(shí)至沒有明顯的反應(yīng)氣泡產(chǎn)生，停止加熱。
(3) 將反應(yīng)后的產(chǎn)品收集，用蒸餾水反復(fù)沖洗至化學(xué)腐蝕溶液完全 洗凈(廣泛pH試紙檢驗(yàn)沖洗蒸餾水呈中性)。然后在25'C下晾干并保存。 該納米多孔銀孔徑、孔壁尺寸約為190 210納米，而且孔壁的連續(xù)性進(jìn) 一步加強(qiáng)。
實(shí)施例三
(1)按照原子百分比60。/。Ag，其余為A1的配比，將A1-Ag合金放入 熔煉爐中。將合金加熱到熔融狀態(tài)，經(jīng)過充分?jǐn)嚢枋蛊浜辖鸹Ｓ玫獨(dú)鈱⑷廴诘囊后w在0.1MPa壓力下快速吹出，在高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上激冷，獲 得厚度為30 60微米，寬度為2 5毫米，長度為5 30厘米的合金薄帶。
(2) 在25。C下與37wt。/。鹽酸溶液反應(yīng)l小時(shí)，然后在加熱到90。C反 應(yīng)2小時(shí)至沒有明顯的反應(yīng)氣泡產(chǎn)生，停止加熱。
(3) 將反應(yīng)后的產(chǎn)品收集，用蒸餾水反復(fù)沖洗至化學(xué)腐蝕溶液完全 洗凈(廣泛pH試紙檢驗(yàn)沖洗蒸餾水呈中性)。然后在25'C下晾干并保存。 該納米多孔銀孔壁尺寸約為400 600納米，而且整個(gè)納米多孔銀條帶均 一、連續(xù)。
權(quán)利要求
1、一種納米多孔銀的制備方法，采用快速凝固和脫合金化相結(jié)合的方法來制備納米多孔銀，其特征是包括以下步驟(1)將純金屬鋁、銀加熱到熔融態(tài)，將母合金液體充分?jǐn)嚢杌旌希?2)利用惰性氣體將合金液快速吹出，使熔融的液態(tài)金屬在高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上快速凝固，制備出合金條帶；(3)在酸性腐蝕溶液中進(jìn)行脫合金化處理；腐蝕過程結(jié)束后，將納米多孔銀在蒸餾水中洗至中性；最后，樣品晾干并保存。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米多孔銀的制備方法，其特征是步驟2中的惰性氣體為氬氣、氮?dú)獾囊环N；惰性氣體壓力為0.05-lMPa。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米多孔銀的制備方法，其特征是步驟3中的酸性溶液為鹽酸、硫酸溶液中的一種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的納米多孔銀的制備方法，其特征是步驟3中Al-Ag合金與0.1~37 wt.%鹽酸溶液或與0.1-98 wt.。/。硫酸溶液在室溫至9(TC反應(yīng)1~4小時(shí)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米多孔銀的制備方法，其特征是步驟3中酸性溶液的最優(yōu)比為5 wt. %;步驟2中Al-Ag合金條帶的凝固速率為102~106K/s。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米多孔銀的制備方法，其特征是Al-Ag合金中Ag的原子百分比含量為10-60%，其余為Al。
全文摘要
本發(fā)明屬于納米材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種納米多孔銀的制備方法。本發(fā)明采用快速凝固和脫合金化相結(jié)合的方法來制備納米多孔銀，首先將純金屬鋁、銀加熱到熔融態(tài)；然后，利用惰性氣體將合金液快速吹出，使熔融的液態(tài)金屬在高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上快速凝固，制備出合金條帶；最后，在酸性腐蝕溶液中進(jìn)行脫合金化處理；腐蝕過程結(jié)束后，將納米多孔銀在蒸餾水中洗至中性。該方法選用濃度較低的腐蝕溶液即可獲得納米多孔銀，操作工藝簡便，適宜大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。本方法還可根據(jù)母合金的成分和腐蝕溶液的種類，調(diào)控納米多孔銀的結(jié)構(gòu)和尺寸。
文檔編號B22D11/06GK101590527SQ20091001641
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者張忠華, 王孝廣, 振 祁, 趙長春 申請人:山東大學(xué)