[发明专利]表面带有尺寸受控晶粒的金属泡沫体、其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及表面带有尺寸受控晶粒的金属泡沫体、其制备方法和用途。具体来说，本发明涉及一种金属泡沫体，其包括(a)由至少一种金属或金属合金A制成的金属泡沫体基材；以及(b)在金属泡沫体基材(a)表面的至少一部分上存在的金属或金属合金B层，其中金属或金属合金A和B的化学组成和/或晶粒尺寸不相同；该种金属泡沫体的制备方法及其用途。

背景技术

已知的是泡沫金属可以作为催化剂前体或作为催化剂。事实上，泡沫金属作为催化剂载体或催化剂的潜在优点已经是化学领域重点关注的主题。这些泡沫金属的一些特征是：能促进传质和传热的较大的界面面积、较高的导热性及机械强度。

为了实现这些有利特征，通常采用多孔有机聚合物作为模板，在其上沉积一种或多种需要的金属或金属合金来制成泡沫金属。然后将所述有机聚合物在高温下烧掉以使泡沫金属能够用于各种应用中，包括各种吸附和吸收工艺中；或者本身作为催化材料或其前体。但是，为了烧掉聚合物，需要使用高温。例如，当使用聚氨酯作为模板时，需要在高达850℃的温度下烧掉聚氨酯。在这种温度条件下，很多金属表面发生变化，并且常常出现金属晶粒尺寸增大。最终，金属表面需要的特征受到损害。

并且，已知的是催化活性物质的晶粒尺寸对很多催化工艺都有重大影响。因此，总的来说，需要提供具有催化活性物质晶粒尺寸确定的催化活性材料。所述晶粒尺寸常常在催化反应过程中增大，特别是当反应是在高温下进行时。例如，文章“Herstellung von Formaldehyd aus Methanol in der BASF”描述了通过在600-700℃下使用银晶体催化剂对甲醇进行氧化脱氢合成甲醛。在该工艺中发现，当银晶体催化剂的温度升高时，由于未转化甲醇的量减少并且形成的副产物一氧化碳和二氧化碳增多，收率降低。这是由于在进行所述的甲醛合成工艺的700℃的高温下，银的晶粒尺寸增大，导致银催化剂的催化活性降低。

因此，本发明的目的在于提供一种金属泡沫体，在该泡沫体表面具有受控晶粒尺寸的金属颗粒，即晶粒尺寸较少依赖于金属泡沫体的合成条件。本发明还有一个目的是提供一种用于制备该种金属泡沫体的工艺。

EP 2650393 A1公开了一种制备至少含有镍和钨的金属多孔体的方法，该方法包括用至少含有镍和钨的合金包覆镍多孔体的步骤；以及在此步骤之后进行热处理以使钨扩散进入镍多孔体的步骤。在一实施例中，通过使用镍包覆已制成的具有导电性的多孔基体、移除所述多孔基体，然后将镍还原，从而获得所述镍多孔体。可以作为多孔基体的材料优选能够镀覆金属并且随后可以通过焚烧除去的材料。从高孔隙率的角度来看，聚氨酯泡沫是特别优选的。优选的各方法步骤的顺序是“电解镍处理”、“电解镀镍-钨镀层处理”以及“热处理”。

JPH 08225866 A公开了一种具有三维网络结构的金属多孔体及其制备方法。将作为具有高孔隙率的树脂，聚氨酯泡沫，浸入含有球形羰基铁粉的浆料中，使其中充满所述浆料。然后将该树脂在室温下干燥并在非氧化性气氛中进行烧结去除该树脂，从而形成具有三维网络结构的铁多孔体。然后在瓦兹浴(一种电镀浴)中在该铁骨架表面镀覆镍。

US 4076888公开了一种制备具有三维丝状形态的细胞状结构的金属和/或金属陶瓷和/或陶瓷海绵的方法，从泡沫聚氨酯海绵开始，该方法包括采用干燥的高温涂层技术(主要包括利用等离子体喷射进行的熔融喷射沉积法(molten-spray deposition))在具有特定孔隙率的金属化聚氨酯海绵上涂覆至少一层涂层，其中的至少一种涂层材料选自包括金属、金属陶瓷及陶瓷材料的组。

WO 2006/111837 A2涉及一种制备金属(尤其是银或金泡沫金属)的方法，包括采用化学方法在聚氨酯泡沫或类似的泡沫金属的泡沫表面沉积薄的第一金属层，如银或金，再采用电解方法在所述银或金泡沫金属的泡沫表面沉积同一金属、厚度更大的第二金属层。

EP 1477578 A1公开了一种制备泡沫金属的方法，包括步骤：提供一含有第一金属或合金的开孔泡沫金属芯，在该泡沫金属芯上涂覆第二金属或合金，其是在液态下涂覆到泡沫金属芯上的。所述第一金属或合金的熔点比第二金属或合金的熔点高。

发明内容

本发明目的是通过金属泡沫体、制备该种金属泡沫体的方法和该种金属泡沫体的用途实现。该金属泡沫体、其制备方法和用途的优选实施方式在下述描述。即使没有明确指出，但本发明金属泡沫体、其制备方法和用途的优选实施方式相当于其他发明类别中的优选实施方式。

如前所述，本发明涉及一种金属泡沫体，包括：