文 献 综 述
1 引言
非晶态合金是近几十年迅速发展起来的一种新型的材料,相对于晶态合金而言,非晶态合金具有较高的强度、韧度和耐磨性,而且还表现出了优异的热学性能和耐蚀性能。非晶态合金的这些优异的性能引起了人们极大的研究兴趣,因而也促进了非晶态合金的快速发展[1,2]。
本课题主要研究用去合金法由非晶材料制备的纳米多孔金属及其性能。纳米多孔金属拥有均匀的开放式多孔结构,从形貌上比较类似于海绵,当然其孔隙率( 孔体积分数) 要低不少,通常在50-80%之间。这类材料因为结构均匀可调,并且大大减少了晶界、杂质等的影响,可以用来研究材料本征的物理特性如电学、热学、机械特性等随着材料结构单元变化的影响。此外,纳米多孔金属材料的结构连续性、优异的导电导热性能和较高的比表面积也为它们作为新型电极材料在新能源技术等领域中的应用奠定了基础。
2 去合金法制备纳米多孔金属
去合金化,即选择性腐蚀,是指通过化学腐蚀或电化学腐蚀将合金中的一种或多种组元选择性地去除的一种方法;组元既可以是单相固溶体合金中的某一种元素,也可以是多相合金中的某一相。在固体-电解液界面处,发生相分离,合金中较为活泼的金属原子优先溶解进入溶液中,而惰性金属原子聚集成二维簇。随着腐蚀的持续进行,被腐蚀区域不断向合金内部扩展,形成孔洞,最终获得三维连通的纳米多孔结构[2]。
一般去合金化的前驱体是将预合金用铜辊快淬方法制成薄带,制备出的样品一般为非晶或纳米晶结构,这样有利于去合金化后获得单一且均匀的三维双连通(基体和孔洞连通)纳米多孔结构。Liu等[5]进一步提出一种利用双相的Cu-M(M为Mg或者Al)合金前驱体来制备纳米多孔铜基金属间化合物的通用方法,其机理主要是利用两相腐蚀速度的差异,控制腐蚀时间来获得单一金属间化合物或者纯铜。他们通过熔炼Mg-15%(原子分数)Cu合金获得双相(alpha;-Mg和Mg2Cu相)材料,通过在1%的HCL溶液中腐蚀不同的时间,从而获得纳米多孔Mg2Cu,这样的方法同时也适合Ti-Cu合金。
3 纳米多孔铜的特性及其应用
3.1 纳米多孔铜的特性
脱合金法制备的金属纳米多孔铜有几个方面的特点:1、孔径小,大约在2~50 nm范围,通过控制合金的成分比例、脱合金的反应时间等因素,实现纳米孔径的控制;2、大表面积,脱合金法获得的是一种极其复杂的无序内部互连通孔结构,它的比表面积非常大,在催化领域中呈现出极为广阔的潜在应用前景[3]。
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