【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多孔金属制备，更具体地，涉及一种脱合金方法、多孔金属的制备方法及系统。
技术介绍
1、多孔金属材料，尤其是纳米多孔(孔径大小为微米以下，nanoporous)金属材料，具有比表面积大、化学活性强等优良特点，在催化、储能等领域有着重要应用。
2、目前制备多孔金属的方法主要有化学脱合金法、电化学脱合金法、液相脱合金法以及气相脱合金法。化学脱合金法和电化学脱合金法是目前制备多孔金属材料的主流方法，其原理是利用合金中不同组元的化学活性差异和标准电极电位差来实现选择性去除相对活泼的牺牲元素，从而得到多孔金属。然而，这两种方法仅适用于制备不活泼金属的多孔结构，如cu、ag、pt、au、pd等元素。液相脱合金是利用合金各组元和金属熔体间的混溶性差异而实现，例如nb在mg熔体中的溶解度很低，而ni在mg熔体中的溶解度很高，因此多孔nb可以通过nb-ni合金在mg熔体中的液相脱合金化而实现。然而，在液相脱合金之后还需要使用酸性化学试剂以清除多孔通道中残余熔体，而且该方法所适用的元素也有限。气相脱合金法利用合金中不同组元间的饱和蒸气压差异而实现，例如，在低气压下加热co-zn合金使zn从合金中挥发，从而得到纳米多孔co。这种方法虽然能够实现活泼金属的脱合金化，但其需要昂贵的真空系统，增大了使用成本。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种脱合金方法、多孔金属的制备方法及系统，利用大气压射频等离子体对合金进行脱合金化处理，得到多孔金属，由此解决现有脱合金制备
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种脱合金方法，对合金前驱体施加射频功率，使保护性气体放电形成大气压射频等离子体；所述合金前驱体的合金相图存在固液共存区；所述射频功率下产生的大气压射频等离子体温度位于所述合金的固液共存区对应的温度范围内；利用所述大气压射频等离子体对所述合金前驱体进行脱合金处理；脱合金处理过程中，一方面通过所述大气压射频等离子体对所述合金前驱体加热使得所述合金前驱体发生部分熔化；另一方面，利用所述合金前驱体表面的等离子鞘层所产生的强电场，将该合金前驱体熔化的部分从该合金前驱体中分离出去。
3、按照本专利技术的另一个方面，提供了一种多孔金属的制备方法，对合金前驱体施加射频功率，使保护性气体放电形成大气压射频等离子体；所述合金前驱体的合金相图存在固液共存区；所述射频功率下产生的大气压射频等离子体温度位于所述合金的固液共存区对应的温度范围内；利用所述大气压射频等离子体对所述合金前驱体进行脱合金处理，得到多孔金属；脱合金处理过程中，一方面通过所述大气压射频等离子体对所述合金前驱体快速加热使得所述合金前驱体发生部分熔化；另一方面，利用所述合金前驱体表面的等离子鞘层所产生的强电场，将该合金前驱体熔化的部分从该合金前驱体中分离出去；所述合金前驱体中剩余的未熔部分则会形成多孔金属。
4、优选地，所述合金前驱体的固液共存区对应的温度范围，其上限和下限之差大于或等于80℃，进一步优选大于或等于100℃。
5、优选地，所述合金前驱体表示为sm，其中s为牺牲元素，m为脱合金后剩余的金属金属，其中s为低熔点金属元素，进一步优选为zn、sn、mg、sn、cd、pb、in或al；m为高熔点金属，进一步优选为cr、mn、fe、co、ni、cu、mo、zr、ti、v、au、ag、pt、pd、ru、rh、ir、w、os、ta和hf中的一种或多种形成的合金。
6、优选地，所述合金前驱体为通过磁控溅射、电镀、粉末冶金或急冷甩带方法制备得到。
7、优选地，所述合金前驱体为薄膜状、丝状、块体或条带状。
8、优选地，所述射频功率为50～150w，进一步优选为60～120w，所述脱合金处理的时间为10s～5min，进一步优选为1～2min。
9、优选地，所述保护性气体为非氧化性气体，优选含有还原性气体，其中所述还原性气体在所述保护性气体中的体积百分比为1％～5％，所述保护性气体的流量控制在80～1000ml/min，进一步优选为100～800ml/min。
10、按照本专利技术的另一个方面，提供了一种脱合金系统，包括大气压射频等离子体发生装置和设置在所述大气压射频等离子体发生装置中的合金前驱体；所述大气压射频等离子体发生装置包括大气压射频等离子体发生管、射频电极、射频电源、射频匹配器、接地电极、保护气储存罐、气体流量计和液封装置；其中，所述大气压射频等离子体发生管为三通管，所述三通管设置有第一密封管口、第二密封管口和第三密封管口；所述合金前驱体设置于所述大气压射频等离子体发生管内部，所述射频电极一端在所述大气压射频等离子体发生管内部与所述合金前驱体相连接，另一端穿过所述第一密封管口与所述射频匹配器相连接；所述射频匹配器与所述射频电源相连接，所述射频电源用于为所述射频匹配器提供电源；所述第二密封管口通过气体流量计与所述保护气储存罐相连接，用于向所述大气压射频等离子体发生管内部通入保护性放电气体；所述第三密封管口延伸进入所述液封装置内部，用于起到液封作用；所述大气压射频等离子体发生管外壁上与所述合金前驱体所在管内位置相对应的位置处环绕设置有所述接地电极；工作时，一方面通过所述大气压射频等离子体对所述合金前驱体加热使得所述合金前驱体发生部分熔化；另一方面，利用所述合金前驱体表面的等离子鞘层所产生的强电场，将该合金前驱体熔化的部分从该合金前驱体中分离出去。
11、按照本专利技术的另一个方面，提供了一种多孔金属制备系统，包括大气压射频等离子体发生装置和设置在所述大气压射频等离子体发生装置中的合金前驱体；所述大气压射频等离子体发生装置包括大气压射频等离子体发生管、射频电极、射频电源、射频匹配器、接地电极、保护气储存罐、气体流量计和液封装置；其中，所述大气压射频等离子体发生管为三通管，所述三通管设置有第一密封管口、第二密封管口和第三密封管口；所述合金前驱体设置于所述大气压射频等离子体发生管内部，所述射频电极一端在所述大气压射频等离子体发生管内部与所述合金前驱体相连接，另一端穿过所述第一密封管口与所述射频匹配器相连接；所述射频匹配器与所述射频电源相连接，所述射频电源用于为所述射频匹配器提供电源；所述第二密封管口通过气体流量计与所述保护气储存罐相连接，用于向所述大气压射频等离子体发生管内部通入保护性放电气体；所述第三密封管口延伸进入所述液封装置内部，用于起到液封作用；所述大气压射频等离子体发生管外壁上与所述合金前驱体所在管内位置相对应的位置处环绕设置有所述接地电极；工作时，一方面通过所述大气压射频等离子体对所述合金前驱体快速加热使得所述合金前驱体发生部分熔化；另一方面，利用所述合金前驱体表面的等离子鞘层所产生的强电场，将该合金前驱体熔化的部分从该合金前驱体中分离出去；所述合金前驱体中剩余的未熔部分则会形成多孔金属。
12、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
13、(1)本专利技术提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种脱合金方法，其特征在于，对合金前驱体施加射频功率，使保护性气体放电形成大气压射频等离子体；所述合金前驱体的合金相图存在固液共存区；所述射频功率下产生的大气压射频等离子体温度位于所述合金的固液共存区对应的温度范围内；利用所述大气压射频等离子体对所述合金前驱体进行脱合金处理；
2.一种多孔金属的制备方法，其特征在于，对合金前驱体施加射频功率，使保护性气体放电形成大气压射频等离子体；所述合金前驱体的合金相图存在固液共存区；所述射频功率下产生的大气压射频等离子体温度位于所述合金的固液共存区对应的温度范围内；利用所述大气压射频等离子体对所述合金前驱体进行脱合金处理，得到多孔金属；
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述合金前驱体的固液共存区对应的温度范围，其上限和下限之差大于或等于80℃。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述合金前驱体表示为SM，其中S为牺牲元素，M为脱合金后剩余的金属元素，其中S为低熔点金属元素，优选为Zn、Sn、Mg、Sn、Cd、Pb、In或Al；M为高熔点金属，优选为Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述合金前驱体为通过磁控溅射、电镀、粉末冶金或急冷甩带方法制备得到。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述合金前驱体为薄膜状、丝状、块体或条带状。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述射频功率为50～150W，所述脱合金处理的时间为10s～5min。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述保护性气体为非氧化性气体，优选含有还原性气体，其中所述还原性气体在所述保护性气体中的体积百分比为1％～5％，所述保护性气体的流量控制在80～1000mL/min，优选为100～800mL/min。
9.一种脱合金系统，其特征在于，包括大气压射频等离子体发生装置和设置在所述大气压射频等离子体发生装置中的合金前驱体；
10.一种多孔金属制备系统，其特征在于，包括大气压射频等离子体发生装置和设置在所述大气压射频等离子体发生装置中的合金前驱体；
...【技术特征摘要】
1.一种脱合金方法，其特征在于，对合金前驱体施加射频功率，使保护性气体放电形成大气压射频等离子体；所述合金前驱体的合金相图存在固液共存区；所述射频功率下产生的大气压射频等离子体温度位于所述合金的固液共存区对应的温度范围内；利用所述大气压射频等离子体对所述合金前驱体进行脱合金处理；
2.一种多孔金属的制备方法，其特征在于，对合金前驱体施加射频功率，使保护性气体放电形成大气压射频等离子体；所述合金前驱体的合金相图存在固液共存区；所述射频功率下产生的大气压射频等离子体温度位于所述合金的固液共存区对应的温度范围内；利用所述大气压射频等离子体对所述合金前驱体进行脱合金处理，得到多孔金属；
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述合金前驱体的固液共存区对应的温度范围，其上限和下限之差大于或等于80℃。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述合金前驱体表示为sm，其中s为牺牲元素，m为脱合金后剩余的金属元素，其中s为低熔点金属元素，优选为zn、sn、mg、sn、cd、pb、in或al；m为高熔点金属，优选为cr、mn、fe、co、ni、cu...
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