一种纳米多孔金的绿色制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米多孔金的绿色制备方法，属于纳米材料的制备领域。该方法包括以下步骤：(1)以纯金属金、银、铂为原料，利用电弧熔炼法，制备出Au‑Ag或Au‑Ag‑Pt合金锭，轧制或减薄成Au‑Ag或Au‑Ag‑Pt合金片；(2)将上述Au‑Ag或Au‑Ag‑Pt合金片置于等离子表面处理仪中脱合金处理，得到表面被氧化银覆盖的纳米多孔金薄片；(3)将表面被氧化银覆盖的纳米多孔金薄片置于氩离子刻蚀仪中进行轰击，去除表面氧化银，制得纳米多孔金。本发明专利技术绿色环保，无需使用任何化学试剂，克服纳米多孔金传统制备方法带来的污染，简化制备工艺，缩短制备时间，降低人力成本，适合大规模工业生产，该纳米多孔金不受任何化学试剂的污染，是研究纳米多孔金本征性能的理想材料。

A green preparation method of nanoporous gold

The invention relates to a green preparation method of nanoporous gold, belonging to the preparation field of nanomaterials. The method includes the following steps: (1) Au Ag or Au Ag Pt alloy ingots are prepared by arc melting using pure metal gold, silver and platinum as raw materials, and then rolled or thinned into Au Ag or Au Ag Pt alloy sheets; (2) the Au Ag or Au Ag Pt alloy sheets are de-alloyed by placing the above-mentioned Au or Au Ag Pt alloy sheets in plasma surface treatment apparatus to obtain nanoporous gold sheets covered by silver oxide; (3) rolling or thinning. Nanoporous gold sheets covered with silver oxide were bombarded by an argon ion etcher to remove silver oxide from the surface and prepare nanoporous gold. The invention is environmentally friendly, does not need any chemical reagent, overcomes the pollution caused by the traditional preparation method of nanoporous gold, simplifies the preparation process, shortens the preparation time, reduces the labor cost, and is suitable for large-scale industrial production. The nanoporous gold is not polluted by any chemical reagent, and is an ideal material for studying the intrinsic properties of nanoporous gold.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米多孔金的绿色制备方法
本专利技术涉及一种纳米多孔金的绿色制备方法，属于纳米材料的制备领域。
技术介绍
纳米多孔金属是具有纳米尺寸孔洞的金属材料，其极高的比表面积使得其在催化、生物传感、表面拉曼增强等领域具有巨大的应用前景。目前，纳米多孔金的主要制备方法分为两种：化学脱合金法和电化学脱合金法。利用化学脱合金法，A.J.Forty(Forty,A.J.Nature1979,282,597.)利用浓硝酸对Au-Ag合金进行脱合金处理制备出纳米多孔金。DingYi等人(DingY,KimY,ErlebacherJ.AdvancedMaterials,2004,16(21)：1897-1900.)用HNO3对whitegoldleaf进行化学腐蚀，制得孔棱尺寸约为20nm的纳米多孔金薄片。Zhang,Z.H.等人(Zhang,Z.H.,WangY,QiZ,LinJ.K.,Bian,X.F.J.Phys.Chem.C,2009,113(4):1308-1314.)在HCl或者NaOH溶液中对Al-Au合金脱合金制得尺寸可调的纳米多孔金。此外，利用电化学脱合金法，DursunAziz等人(DursunA,PughD,CorcoranS.JournaloftheElectrochemicalSociety,2005,152(2):B65-B72.)在HClO4溶液中对Au-Ag合金进行电化学腐蚀制得纳米多孔金。J.Snyder等人(SnyderJ,LiviK,ErlebacherJ.JournaloftheElectrochemicalSociety,2008,155(8):C464-C473.)在电化学条件下利用硝酸银对Au-Ag合金脱合金得到纳米多孔金。ZhangQ等人(ZhangQ,WangX.G.,QiZ.,WangY.,Zhang,Z.H.ElectrochimicaActa,2009,54(26):6190–6198.)利用电化学方法在NaCl溶液中对Al-Au合金脱合金制得具有双连续纳米多孔结构的纳米多孔金。然而，无论是化学脱合金法还是电化学脱合金法，化学试剂(尤其是有毒有刺激性的酸性或碱性溶液)的使用，不可避免地导致环境的污染，不利于回收；繁琐的化学或电化学制作工艺耗时费力，导致制备纳米多孔金的人力成本较高，不利于工业化生产；即使经过去离子水的清洗，化学或电化学法制备的纳米多孔金仍不可避免地受到化学试的污染。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种绿色环保、简单便捷、不受化学试剂污染的纳米多孔金的制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种纳米多孔金的绿色制备方法，包括以下步骤：(1)以纯金属金、银、铂为原料，利用电弧熔炼法，制备出Au-Ag或Au-Ag-Pt合金锭，减薄成Au-Ag或Au-Ag-Pt合金片；(2)将上述Au-Ag或Au-Ag-Pt合金片置于等离子表面处理仪中进行脱合金处理，得到表面被氧化银覆盖的纳米多孔金；(3)将表面被氧化银覆盖的纳米多孔金薄片置于离子刻蚀仪中进行轰击，去除表面氧化银，即制得纳米多孔金。所述的纳米多孔金的绿色制备方法，步骤(1)的Au-Ag或Au-Ag-Pt合金中，Au的原子百分比为10％～50％，其余为Ag、Pt，其中Pt占所述合金的原子百分比为0～1.25％。所述的纳米多孔金的绿色制备方法，步骤(2)中，等离子体脱合金处理的过程为：以氧气或者氧、氩混合气体为等离子体发生源，将Au-Ag或Au-Ag-Pt合金片置于等离子表面处理仪中处理1～30分钟。所述的纳米多孔金的绿色制备方法，步骤(3)中，离子刻蚀仪使用的离子源为氩气，离子加速电压为1～6KV。所述的纳米多孔金的绿色制备方法，纳米多孔金的孔棱尺寸为5～100nm。本专利技术的设计思想如下：与传统的通过液态腐蚀溶液使银溶解制备纳米多孔金的方法不同，本专利技术通过等离子体处理，在固态下实现块体合金中的银向合金表面的快速扩散，等离子体中活性氧的氧化作用以及氩离子的轰击作用加速银向表面扩散，从而实现纳米多孔金的快速制备。与现有的纳米多孔金的制备工艺相比，本专利技术方法具有以下优点及有益效果：(1)本专利技术方法不需使用任何化学试剂，克服纳米多孔金传统制备方法，如：化学、电化学腐蚀带来的污染，绿色环保，对人体无毒无害，大大改善工作环境。(2)本专利技术方法简化纳米多孔金的制备工艺，大大缩短制备时间，且降低人力成本，适合大规模工业生产。(3)本专利技术方法制备的纳米多孔金不受任何化学试剂的污染，是研究纳米多孔金本征性能的理想材料。附图说明图1为Au-Ag合金片微观结构的透射电镜HAADF-STEM照片。图2为等离子体脱合金后的样品的透射电镜HAADF-STEM照片。图3为氩离子刻蚀后的纳米多孔金的透射电镜HAADF-STEM照片。图4为氩离子刻蚀后粗化的纳米多孔金的透射电镜HAADF-STEM照片。具体实施方式下面结合具体实例对本专利技术进行进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1本实施例中，纳米多孔金的制备方法步骤如下：(1)利用电弧熔炼法，按原子百分比25％Au，其余为Ag的配比，制备出Au-Ag合金锭，轧制并减薄成厚度为100～200纳米的Au-Ag合金片。如图1所示，从Au-Ag合金片微观结构的透射电镜HAADF-STEM照片，可以看出其结构组织均匀。(2)将上述Au-Ag合金片置于功率为50W，以氧、氩混合气体(体积比1：3)为等离子体发生源的等离子表面处理仪中进行脱合金处理2分钟后取出。如图2所示，从等离子体脱合金后的样品的透射电镜HAADF-STEM照片，可以看出纳米多孔金及表面覆盖的氧化银。(3)将上一步产物置于氩离子刻蚀仪中，用能量为2.5KeV的氩离子束刻蚀处理1分钟，即得到表面清洁，孔棱尺寸约为5纳米的纳米多孔金。如图3所示，从氩离子刻蚀后的纳米多孔金的透射电镜HAADF-STEM照片，可以看出纳米多孔金的孔棱直径约为5纳米。实施例2本实施例中，其他步骤跟实施例1相同，将氩离子束能量由2.5KeV改为4.5KeV，离子刻蚀处理时间由1分钟改为5分钟。即得到表面清洁，孔棱尺寸约为60纳米的纳米多孔金。如图4所示，氩离子刻蚀后粗化的纳米多孔金的透射电镜HAADF-STEM照片，可以看出纳米多孔金的孔棱直径约为60纳米。实施例3本实施例中，其他步骤跟实施例1相同，将等离子体发生源由氧-氩混合气体改为氧气，将等离子体脱合金处理时间由2分钟改为5分钟。即得到表面清洁，孔棱尺寸约为5纳米的纳米多孔金。实施例4本实施例中，其他步骤跟实施例1相同，将氩离子束能量由2.5KeV改为3KeV。即得到表面清洁，孔棱尺寸约为15纳米的纳米多孔金。实施例5本实施例中，其他步骤跟实施例1相同，将等离子体脱合金处理时间由2分钟改为10分钟，离子刻蚀处理时间由1分钟改为15分钟。获得表面清洁，孔棱尺寸约为40～50纳米的纳米多孔金。实施例6本实施例中，纳米多孔金的制备方法步骤如下：(1)利用电弧熔炼法炼制Au，Ag，Pt原子百分比为75％，23.75％，1.25％的Au-Ag-Pt合金锭，减薄成厚度约为100～200纳米的Au-Ag-Pt合金片。(2)将上述Au-Ag-Pt合金片置于功率为60W，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米多孔金的绿色制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以纯金属金、银、铂为原料，利用电弧熔炼法，制备出Au‑Ag或Au‑Ag‑Pt合金锭，减薄成Au‑Ag或Au‑Ag‑Pt合金片；(2)将上述Au‑Ag或Au‑Ag‑Pt合金片置于等离子表面处理仪中进行脱合金处理，得到表面被氧化银覆盖的纳米多孔金；(3)将表面被氧化银覆盖的纳米多孔金薄片置于离子刻蚀仪中进行轰击，去除表面氧化银，即制得纳米多孔金。

【技术特征摘要】
1.一种纳米多孔金的绿色制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以纯金属金、银、铂为原料，利用电弧熔炼法，制备出Au-Ag或Au-Ag-Pt合金锭，减薄成Au-Ag或Au-Ag-Pt合金片；(2)将上述Au-Ag或Au-Ag-Pt合金片置于等离子表面处理仪中进行脱合金处理，得到表面被氧化银覆盖的纳米多孔金；(3)将表面被氧化银覆盖的纳米多孔金薄片置于离子刻蚀仪中进行轰击，去除表面氧化银，即制得纳米多孔金。2.根据权利要求1所述的纳米多孔金的绿色制备方法，其特征在于：步骤(1)的Au-Ag或Au-Ag-Pt合金中，Au的原子百分比...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜奎，王春阳，王学璐，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21