一种纳米多孔金属粉末及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米多孔金属粉末及其制备方法，所述制备方法首先选择特定的成分熔化呈熔体，并通过控制第一凝固速率使凝固得到的第一合金中具有呈六边形形状的初晶相和第一基体相。为了利于初晶相的分离，再重新加热第一合金并通过控制加热温度和第二凝固速率，使第一基体相重新熔化并凝固成非晶态的第二基体相，得到第二合金。最后采用去合金法制备得到片状六边形颗粒的纳米多孔金属粉末，且纳米多孔金属粉末为纳米多孔结构。本发明专利技术的制备方法工艺简单，所得到的纳米多孔金属粉末比表面积大，而且还具有颗粒流动性好、高导热率、高导电率和抗腐蚀等优异性能，使其在催化、新能源、光电等领域具有重要的应用。

A nano porous metal powder and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种纳米多孔金属粉末及其制备方法相关申请本申请要求2020年3月12日申请的，申请号为202010170802.2，名称为“金属材料及其制备方法”的中国专利申请的优先权，在此将其全文引入作为参考。
本专利技术涉及纳米多孔金属粉末
，特别是涉及纳米多孔金属粉末及其制备方法。
技术介绍
目前，纳米多孔金属粉末的制备方法主要为去合金法。该方法通过腐蚀合金中相对活泼的元素，再通过剩余惰性元素的扩散重排构建三维多孔立体结构来制备纳米多孔金属粉末。一般来说，去合金法适合制备大尺寸的块体或条带纳米多孔材料；或者通过将前驱体合金破碎成粉末，进一步制备纳米多孔粉末材料。但是，通过这些方法得到的纳米多孔粉末颗粒一般为任意形状，很难对其形貌进行精准控制。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种纳米多孔金属粉末及其制备方法；所述制备方法可以得到片状六边形颗粒的纳米多孔金属粉末。一种纳米多孔金属粉末的制备方法，包括：按分子式为MgaCubMcREd称取原料，其中，M选自Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir中的至少一种，RE为稀土元素中的至少一种，a、b、c、d分别代表各元素的原子百分含量，且55％≤a≤70％，15％≤b≤25％，2％≤c≤10％，a+b+c+d＝100％，将所述原料熔化，然后以第一凝固速率冷却到室温，得到第一合金，其中，所述第一合金的凝固组织包括富M的初晶相和第一基体相，所述初晶相包括M以及Cu、RE中的至少一种，所述初晶相的形状为片状的六边形，所述初晶相的熔点为Tm，所述第一基体相的熔点为Tn，Tn<Tm；将所述第一合金加热至温度T，然后以第二凝固速率冷却到室温，所述第二凝固速率大于所述第一凝固速率，得到第二合金，其中，Tn<T<Tm，所述第二合金包括非晶态的第二基体相以及分布于所述第二基体相中的所述初晶相；提供酸溶液，将所述第二合金与所述酸溶液混合，使所述第二基体相与所述酸溶液反应变成离子进入溶液，所述初晶相脱离出来并与所述酸溶液反应，即得到成分为M的纳米多孔金属粉末，所述纳米多孔金属粉末的形状为片状的六边形颗粒，且所述纳米多孔金属粉末为纳米多孔结构。在其中一个实施例中，所述第一凝固速率为0.1K/s～500K/s，所述第二凝固速率为103K/s～107K/s。在其中一个实施例中，所述Tn为460℃～495℃，所述Tm为510℃～555℃。在其中一个实施例中，所述初晶相的厚度为50nm～1000nm。在其中一个实施例中，所述初晶相的形状为片状的正六边形。在其中一个实施例中，所述正六边形的外接圆的直径为1μm～10μm。在其中一个实施例中，所述酸溶液中的酸为盐酸、硝酸、硫酸中的至少一种，且所述酸溶液中酸的摩尔浓度为1mol/L～10mol/L。在其中一个实施例中，所述第二合金与所述酸溶液混合的温度为0℃～100℃，反应的时间为10min～3h。在其中一个实施例中，所述纳米多孔结构中的多孔系带尺寸为20nm～100nm。一种纳米多孔金属粉末，由上述制备方法制备得到，所述纳米多孔金属粉末的成分为M，M选自Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir中的至少一种，所述纳米多孔金属粉末的形状为片状的六边形颗粒，且所述纳米多孔金属粉末为纳米多孔结构。本专利技术的制备方法中，首先选择特定的成分熔化成熔体，并通过控制第一凝固速率使凝固得到的第一合金中具有呈片状的六边形形状的初晶相和第一基体相。为了利于初晶相的分离，再重新加热第一合金并通过控制加热温度和第二凝固速率，使第一基体相重新熔化并凝固成非晶态的第二基体相，得到第二合金。最后采用去合金法制备得到片状六边形颗粒的纳米多孔金属粉末，且纳米多孔金属粉末为纳米多孔结构，方法简单、成本低、且不引入杂质。另外，获得的纳米多孔金属粉末的大小与形状和第一合金中的初晶相的大小与形状基本一致。因此，要想获得适合大小与形状的纳米多孔金属粉末，通过调控第一凝固速率进行控制第一合金中初晶相的大小与形状即可，具体来说，第一凝固速率越高，片状的六边形初晶相的厚度越薄，外接圆直径越小。因此，本专利技术的纳米多孔金属粉末具有六边形的片状形状以及纳米多孔结构，比表面积大，而且还具有颗粒流动性好、高导热率、高导电率和抗腐蚀等优异性能，使其在催化、新能源、光电等领域具有重要的应用，特别是在对纳米多孔金属粉末的形状有要求的领域(如催化等)具有非常好的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1制得的第二合金的断口SEM照片；图2为本专利技术实施例1制得的Au材料的SEM照片；图3为本专利技术实施例1制得的Au材料的侧面SEM照片；图4为本专利技术实施例1制得的Au材料的能谱图。具体实施方式以下将对本专利技术提供的纳米多孔金属粉末及其制备方法作进一步说明。本专利技术提供的纳米多孔金属粉末的制备方法，包括：S1，按分子式为MgaCubMcREd称取原料，其中，M选自Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir中的至少一种，RE为稀土元素中的至少一种，a、b、c、d分别代表各元素的原子百分含量，且55％≤a≤70％，15％≤b≤25％，2％≤c≤10％，a+b+c+d＝100％，将所述原料熔化，然后以第一凝固速率冷却到室温，得到第一合金，其中，所述第一合金的凝固组织包括富M的初晶相和第一基体相，所述初晶相包括M以及Cu、RE中的至少一种，所述初晶相的形状为片状的六边形，所述初晶相的熔点为Tm，所述第一基体相的熔点为Tn，Tn<Tm；S2，将所述第一合金加热至温度T，然后以第二凝固速率冷却到室温，所述第二凝固速率大于所述第一凝固速率，得到第二合金，其中，Tn<T<Tm，所述第二合金包括非晶态的第二基体相以及分布于所述第二基体相中的所述初晶相；S3，提供酸溶液，将所述第二合金与所述酸溶液混合，使所述第二基体相与所述酸溶液反应变成离子进入溶液，所述初晶相脱离出来并与所述酸溶液反应，即得到成分为M的纳米多孔金属粉末，所述纳米多孔金属粉末的形状为片状的六边形颗粒，且所述纳米多孔金属粉末为纳米多孔结构。步骤S1中，可以直接提供分子式为MgaCubMcREd的前驱体合金，也可以通过金属Mg、金属Cu、金属M和稀土RE配制并熔炼成分子式为MgaCubMcREd的前驱体合金。在将原料熔化并凝固成第一合金的过程中，通过第一凝固速率的调控，金属M、Cu、RE形成的初晶相首先析出，初晶相的熔点为Tm，Tm为510℃～555℃。初晶相呈片状的六边形，而且，初晶相的大小可以通过调控第一凝固速率来进行控制，具体为第一凝固速率越高，片状的六边形的初晶相的厚度越薄，外接圆直径越小。但是，如果第一凝固速率过高，会使初晶相的析出受到抑制，导致其不能完全析出。所以，所述第一凝固速率为0.1K/s～500K/s。进一步地，所获得的初晶相的厚度为50nm～1000nm，所述初晶相的形状为片状的正六边形，所述正六边形的外接圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米多孔金属粉末的制备方法，其特征在于，包括：/n按分子式为Mg

【技术特征摘要】
20200312 CN 20201017080221.一种纳米多孔金属粉末的制备方法，其特征在于，包括：
按分子式为MgaCubMcREd称取原料，其中，M选自Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir中的至少一种，RE为稀土元素中的至少一种，a、b、c、d分别代表各元素的原子百分含量，且55％≤a≤70％，15％≤b≤25％，2％≤c≤10％，a+b+c+d＝100％，将所述原料熔化，然后以第一凝固速率冷却到室温，得到第一合金；其中，所述第一合金的凝固组织包括富M的初晶相和第一基体相，所述初晶相包括M以及Cu、RE中的至少一种，所述初晶相的形状为片状的六边形，所述初晶相的熔点为Tm，所述第一基体相的熔点为Tn，Tn<Tm；
将所述第一合金加热至温度T，然后以第二凝固速率冷却到室温，所述第二凝固速率大于所述第一凝固速率，得到第二合金，其中，Tn<T<Tm，所述第二合金包括非晶态的第二基体相以及分布于所述第二基体相中的所述初晶相；
提供酸溶液，将所述第二合金与所述酸溶液混合，使所述第二基体相与所述酸溶液反应变成离子进入溶液，所述初晶相脱离出来并与所述酸溶液反应，即得到成分为M的纳米多孔金属粉末，所述纳米多孔金属粉末为片状的六边形颗粒，且所述纳米多孔金属粉末为纳米多孔结构。


2.根据权利要求1所述的纳米多孔金属粉末的制备方法，其特征在于，所述第一凝固速率为0.1K/s～500K/s，所述第二凝固速率为103K/s～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵远云，常春涛，赵成亮，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44