多孔Mg‑Zn‑Ca非晶薄带的制备方法及应用技术

一种多孔Mg‑Zn‑Ca非晶薄带的制备方法，其特征在于：该方法包括配置不同浓度的偶氮染料溶液，将非晶条带放在溶液中经过不同时间的搅拌，采用乙醇清洗后即可获得不同孔隙率和孔径的多孔非晶材料。本发明专利技术很好的提高了材料的催化活性和生物相容性。首先在催化活性方面，多孔材料的高比表面积和非晶的远离平衡态特点，使其在降解具有有机废水溶液方面，具有良好的催化活性；同时Mg‑Zn‑Ca又是良好的生物材料，可通过材料表面的多孔制备，实现与生物基体的良好结合和降解。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及材料和环保领域，具体指一种多孔Mg-Zn-Ca非晶薄带的制备方法及其在废水处理的应用。
技术介绍
：近年来，利用某种腐蚀剂选择性的溶解合金中的某一组分，即所谓的脱合金化，制备纳米或多孔材料成为研究热点。利用脱合金法制备的纳米多孔金属材料因其独特的多孔结构、特殊的性能，而被广泛应用于催化、电子、光学、药物输送等领域。由于这种材料不但具有大的内表面积、高孔隙率和较均匀的纳米孔，而且具有金属材料的高导热率、高导电率、抗腐蚀、抗疲劳等优异性能，因而使其在催化和分离科学上具有重要的应用，如：生物、医药用超滤乃至纳滤介质；燃料电池中高比表面积催化剂载体；医疗诊断中蛋白分子的选择性吸收等。另外金属纳米多孔材料所表现出的表面效应和尺寸效应，使其在电子、光学、微流体及微观力学等方面有着巨大的应用前景。从金属纳米多孔材料的制备方法看，无序纳米多孔材料的制备主要有脱合金法(Dealloying)和纳米粉体烧结法；而通过斜入射沉积法(GLAD)和胶晶法(ColloidalCrystalTemplate)可以获得有序纳米多孔膜。2001年美国约翰霍普金斯大学Jonah[JonahErlebacher,MichaelJAziz,AlainKarma,etal.Nature,2001,410:450]等首次报道了脱合金方法制备纳米多孔金结构以来，脱合金法已成为典型的金属纳米多孔材料制备方法，该方法是指通过化学腐蚀或电化学腐蚀技术，脱去二元或多元合金中的某一种合金元素，获得纳米尺度三维连通孔结构。前期的研究主要集中在Au纳米多孔薄膜的制备技术上，将Au-Ag单相合金中的银元素脱去，获得金的大面积孔径小于50nm的连通孔结构。近年来对非贵金属的研究逐渐增多。Sun等[SunLi,ChienChia-Ling,SearsonPeterC.ChemMater,2004,16:3125]在含有氯离子有机溶液中，获得了银纳米多孔结构；Jayaraj等[JayarajJ,ParkBJ,KimDH,etal.ScriptaMaterialia,2006,55:1063]用脱合金相得到了非晶Ti纳米多孔膜，孔径在15～100nm范围内。Muscat[MorrishR,DorameK,MuscatAJ.ScriptaMater.2011,64:856-859.]利用金铜合金选择性腐蚀掉铜制备出纳米多孔金。Hayes[HayesJR,HodgeAM,BienerJ,HamzaAV,SieradzkiK,MonolithicnanoporouscopperbydealloyingMn-Cu.J.Mater.Res.2006,21:611-616.]通过从铜锰合金中选择性溶解锰制备出纳米多孔铜。Zhang[JiH,WangXG,ZhaoCC,ZhangC,XuJL,ZhangZH.CrystEngComm,2011,13:2617-2628.]利用银镁合金中选择性去除镁制备出纳米多孔银。Deng等[DengZhen,Zhangheng,LiuLin.Intermetallics,2014,52:9-14]通过对MgCuGd非晶条带腐蚀，获得孔隙直径20～50nm的多孔Cu材料，并表现出对苯酚废水良好的催化降解作用。金属多孔材料最重要的应用之一就是过滤与分离。过滤孔径逐步向微细化、纳米化发展。传统金属多孔材料其过滤精度值在1～70μm，随着人们对过滤精度需求不断提高，纳滤材料也不断出现，金属纳米多孔过滤材料中如凯发(Hyflux)的不锈钢微滤膜孔径为0.5μm，膜层厚度为0.2mm，德国GKN的不锈钢分离膜孔径可达0.02μm，它们已成功应用在制药、食品等领域的过滤与分离。众所周知，比表面积起着重要的在催化剂性能的作用，其中纳米多孔结构提高比表面积，和相应的块体材料相比表现出较高的催化活性，但目前的方法都不理想。
技术实现思路
：专利技术目的：本专利技术提供一种多孔Mg-Zn-Ca非晶薄带的制备方法及应用，其目的是解决以往所存在的问题。技术方案：一种多孔Mg-Zn-Ca非晶薄带的制备方法，其特征在于：该方法包括配置不同浓度的偶氮染料溶液，将非晶条带放在在溶液中经过不同时间的搅拌，采用乙醇清洗后即可获得不同孔隙率和孔径的多孔非晶材料。该方法以Mg-Zn-Ca非晶薄带作为前驱体，采用偶氮染料作为处理液，进行脱合金化处理，然后将处理后的薄带在无水酒精中反复清洗，直到在100倍显微镜下观察物附着物为止，晾干后即得到多孔非晶薄带。所采用的偶氮染料，其PH值≥7Mg-Zn-Ca非晶薄带与偶氮染料溶液作用过程中或脱合金化处理过程是在频率大于30千赫兹的超声波清洗机内进行，确保反应产物脱离所形成的多孔材料表面。所制备的纳米多孔非晶材料，孔隙率≥40％，孔径≤300nm。该方法包括以下步骤：(1)采用常规方法制备Mg-Zn-Ca非晶条带，即将工业纯度即重量百分比大于99.5％的符合要求的合金成分进行配料，采用纯度大于99.99％的氩气保护熔炼成母合金锭作为制备条带的原始材料。再在真空感应炉中,在真空度不大于10-3Pa条件下引入纯度大于99.99％的氩气进行保护，保护压力低于大气压，采用单轨甩带方法制备Mg-Zn-Ca非晶合金条带，通过调节甩带轮的转速，控制条带的厚度；(2)配置浓度不同的偶氮颜料溶液，本专利技术采用直蓝偶氮颜料，浓度变化范围为每升溶液中含主要成分100～200mg直蓝，条带的投放量为每100ml溶液中处理(1～5g)条带，处理时间为0.5～60分钟。(3)处理过程中采用超声波搅拌，保证脱合金化产物脱离条带表面。通过调节甩带轮的转速，使所形成的条带厚度在10～25μm之间，甩带轮的线速度的控制通过调整甩带轮的转速实现，线速度不大于8m/s。所制备的多孔材料应用在催化、分离、生物组织移植和生物传感器领域。优点效果：本专利技术提供一种多孔Mg-Zn-Ca非晶薄带的制备方法及应用，很好的提高了材料的催化活性和生物相容性。首先在催化活性方面，多孔材料的高比表面积和非晶的远离平衡态特点，使其在降解具有有机废水溶液方面，具有良好的催化活性；同时Mg-Zn-Ca又是良好的生物材料，可通过材料表面的多孔制备，实现与生物基体的良好结合和降解。附图说明：附图1非晶态Mg73Zn22Ca5合金在处理前(图中a)和处理后(图中b)的XRD表征，表明处理前后条带的非晶结构没有改变。附图2Mg73Zn22Ca5非晶条带经60分钟处理后所获得的多孔材料。其中偶氮颜料的浓度为200mg/L，条带投放量2g/100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔Mg‑Zn‑Ca非晶薄带的制备方法，其特征在于：该方法包括配置不同浓度的偶氮染料溶液，将非晶条带放在在溶液中经过不同时间的搅拌，采用乙醇清洗后即可获得不同孔隙率和孔径的多孔非晶材料。

【技术特征摘要】
1.一种多孔Mg-Zn-Ca非晶薄带的制备方法，其特征在于：该方法包括配置不同浓度的
偶氮染料溶液，将非晶条带放在在溶液中经过不同时间的搅拌，采用乙醇清洗后即可获得
不同孔隙率和孔径的多孔非晶材料。
2.根据权利要求1所述的多孔Mg-Zn-Ca非晶薄带的制备方法，其特征在于：该方法以
Mg-Zn-Ca非晶薄带作为前驱体，采用偶氮染料作为处理液，进行脱合金化处理，然后将处理
后的薄带在无水酒精中反复清洗，直到在100倍显微镜下观察物附着物为止，晾干后即得到
多孔非晶薄带。
3.根据权利要求1所述的多孔Mg-Zn-Ca非晶薄带的制备方法，其特征在于：所采用的偶
氮染料，其PH值≥7。
4.根据权利要求1所述的多孔Mg-Zn-Ca非晶薄带的制备方法，其特征在于：Mg-Zn-Ca非
晶薄带与偶氮染料溶液作用过程中或脱合金化处理过程是在频率大于30千赫兹的超声波
清洗机内进行，确保反应产物脱离所形成的多孔材料表面。
5.根据权利要求1所述的多孔Mg-Zn-Ca非晶薄带的制备方法，其特征在于：所制备的纳
米多孔非晶材料，孔隙率≥40％，孔径≤300nm。
6.根据权利要求1所述的多孔Mg-Zn-Ca非晶薄带的制备方法，其特征在于：该方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱克强，任英磊，王廷沣，岳春雨，于国华，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，唐山曹妃甸天川环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21