[发明专利]一种纳米多孔铜膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料及粉末冶金技术领域，具体涉及一种纳米多孔铜膜的制备方法。

背景技术

纳米多孔金属材料是孔尺寸在纳米量级的多孔金属材料，具有高比表面积以及作为纳米材料的特殊性能，可将金属材料的物理、化学及机械等方面的性能与纳米多孔特性结合起来，金属材料具有新的特性而可以应用到许多新的领域，超越了传统金属材料特有的性能。

传统的纳米多孔金属的制备方法主要利用模板法，模板法的基本原理很明了，即利用一个纳米尺寸的“笼子”，让目标材料的成核和生长在该“纳米笼”中实现，在反应彻底进行后，“纳米笼”的尺寸和结构就决定了作为产物的纳米材料的尺寸和形状，这些“纳米笼”就是合成中的模板。但该方法获得的纳米多孔金属材料受控于模板的结构，很难与后续加工工艺兼容。目前，制备纳米多孔金属的主要方法是脱合金法，及通过对二元或多元金属的选择性腐蚀，使其中较活泼的金属溶解，剩余的形成纳米多孔结构。但是，分析最近报道的专利，如 CN101956090A，CN102766893A等专利所使用的合金需高温熔融获得，因此该方法制备纳米多孔金属不仅过程复杂，且成本相对较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种纳米多孔铜膜的制备方法。该方法原材料来源广泛、易得，制备过程简单，所制备的纳米多孔铜膜可加工性能好，可以制成各种形状的过滤用器件，重复使用性能稳定，可作为微纳尺寸过滤与分离的关键部件。采用该方法，可通过控制载体的形状获得任意形状的负载与载体表面的纳米多孔铜膜或无支撑的纳米多孔铜膜。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种纳米多孔铜膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将聚乙烯醇缩丁醛溶解于有机溶剂中得到有机粘结液；所述有机粘结液中聚乙烯醇缩丁醛的质量百分含量为0.1%～0.3%；

步骤二、向铜粉中加入步骤一中所述有机粘结液，搅拌均匀后得到铜粉浆料；所述有机粘结液的加入量为铜粉质量的2%～5%；

步骤三、将步骤二中所述铜粉浆料均匀涂覆于载体上，然后烘干，在氢气气氛下对烘干后的涂覆有铜粉浆料的载体进行热处理，得到附着在载体上的纳米多孔铜膜；或者将步骤二中所述铜粉浆料均匀涂覆于载体上，然后烘干，在氢气气氛下对烘干后的涂覆有铜粉浆料的载体进行热处理，再采用盐酸腐蚀载体，得到无支撑的纳米多孔铜膜；所述氢气的流速为2.5×10^-2m³·min^-1～7.5×10^-2m³·min^-1；所述热处理的温度为500℃～900℃，时间为0.5h～5h。

上述的一种纳米多孔铜膜的制备方法，步骤一中所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、丙三醇或甲醇。

上述的一种纳米多孔铜膜的制备方法，步骤二中所述铜粉为球形铜粉，铜粉的质量纯度为 99.95%，平均粒径为50nm～800nm，松装密度为0.5g/cm³～1.8g/cm³。

上述的一种纳米多孔铜膜的制备方法，步骤三中制备附着在载体上的纳米多孔铜膜时，所述载体为铜片、铜管、多孔铜、铜合金、Al₂O₃片或Al₂O₃管。

上述的一种纳米多孔铜膜的制备方法，步骤三中制备无支撑的纳米多孔铜膜时，所述载体为Al₂O₃片或Al₂O₃管。

上述的一种纳米多孔铜膜的制备方法，步骤三中所述热处理的温度为700℃，时间为3h。

上述的一种纳米多孔铜膜的制备方法，步骤三中所述纳米多孔铜膜的厚度为12μm～300μm，比表面积为2m²/g～13m²/g，孔径为5nm～270nm，孔隙率为28%～50%，纳米多孔铜膜与水的接触角不大于45°。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、采用本发明的方法，可通过控制载体的形状获得任意形状的负载与载体表面的纳米多孔铜膜或无支撑的纳米多孔铜膜。

2、采用本发明的方法制备的纳米多孔铜膜的厚度为12μm～300μm，比表面积为2m²/g～13m²/g，孔径为5nm～270nm，孔隙率为28%～50%，纳米多孔铜膜与水的接触角不大于45°。