[发明专利]一种纳米多孔金材料及制备方法

说明书

本发明属于纳米材料领域，公开了一种纳米多孔金材料及制备方法，该制备方法包括：(1)取厚度为0.8‑4.0mm的银金合金进行表面打磨和清洁处理；(2)将步骤(1)打磨清洁后的银金合金放置于不锈钢夹板中，于轧机中轧制，直至所述银金合金厚度变化量为50％‑98％，等效应变量为0.8‑4.52；(3)惰性气体保护下，将步骤(3)得到的银金合金在870‑950℃下热处理1‑5h；(4)将热处理后的银金合金浸入强酸中自由腐蚀2‑9h，取出后用无水乙醇清洗并干燥，制得所述纳米多孔金材料。本发明工艺简单、对原材料要求不高，采用自由腐蚀法，制备的纳米多孔金材料韧带和孔径均小于20nm且结构均匀。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，更具体地，涉及一种纳米多孔金材料及制备方法。

背景技术

纳米多孔金属是指孔径尺寸在纳米范围内的多孔金属材料，由连续韧带和孔组成，形成三维双连续的多孔结构。纳米多孔金属具有高孔隙率、具有大的内表面积的纳米孔，是一种兼具功能和结构双重属性的新型功能材料，既有高导电性、可焊性、高导热性、抗腐蚀、抗疲劳、延展性以及结构强度高、耐高温等金属材料的优异性能，又具有纳米材料的表面效应和尺寸效应。

纳米多孔金属材料可广泛应用于生物、医药、电子、光学、催化、传感器及生物分子的隔离和净化等领域，这种具备多种优点、高精度、大通量的纳米多孔金属的制备、应用及其产品的生产已成为当前国内外对多孔材料研究的热门问题。贵金属多孔材料在催化、介质传输、多孔电极、生物传感技术及能量储存等各个方面已经有了广泛的应用，而在贵金属中，纳米多孔金又凭借着更好的稳定性、延展性等优异性质受到了越来越多的关注，特别是对Ag-Au合金去合金化制备纳米多孔金的研究。

目前常用的制备纳米多孔金的方法有模板法和去合金化法。模板法是指以一种已经具备纳米多孔结构的材料作为模板，通过物理或化学方法将目标金属材料沉积到多孔模板的孔中，然后通过退火、烧结、刻蚀或溶解等方式去除模板，制备纳米多孔金属。去合金化法主要分为自由腐蚀和电化学腐蚀两种。自由腐蚀又叫做化学腐蚀，是指合金直接与腐蚀溶液接触发生选择性腐蚀的过程，腐蚀反应直接作用在合金上。电化学腐蚀是以金属合金为工作电极，铂电极和饱和甘汞电极为对电极和参比电极，在工作电极上加压，使得金属合金中较活泼的元素溶解在电解质中，从而形成纳米多孔金属。上述制备方法中，模板法工艺复杂，成本较高，不适用于工业生产。电化学腐蚀法虽然更易获得韧带及孔径尺寸更小的纳米多孔金属，但实验操作上要比自由腐蚀法更难更复杂。

目前实验表明，自由腐蚀可制备出韧带及孔径尺寸为6nm-60nm左右的纳米多孔金属，而降低多孔材料的韧带和孔径尺寸可有效而增加比表面积，获得更优异的性能。目前制备小尺寸的纳米多孔金属均对前驱体有着严苛的要求，如薄膜或非晶态合金等。Yi Ding等人(Ding Y，Kim Y J，Erlebacher J.Nanoporous Gold Leaf:“Ancient Technology”/Advanced Material[J].Advanced Materials，2004，16(21):1897-1900.)采用自由腐蚀的方法制备出韧带尺寸为6nm的纳米多孔金，但其前驱体的制备过程很复杂，需要经过多次锤打获得厚度为100nm的白金叶。CN104928518A公开的“一种超细纳米多孔金属及其制备方法”，通过将甩带法制备的非晶合金薄带浸入到饱和碳酸溶液等腐蚀液中自由腐蚀可获得特征尺寸小于10nm的纳米多孔金属。但是这种方法所需前驱体合金为非晶态合金，制备过程复杂。CN101787458A公开的“一种纳米多孔金的制法”，通过将金银合金箔片浸入含有高价态的金属阳离子和卤素阴离子溶液中，在利用氨水、硫代硫酸钠等去除生成的卤化银，制得了孔径为2nm-100nm的纳米多孔金。但其使用的合金箔片厚度为100nm，价格昂贵，制备困难。而CN103103571A公开的“一种金银合金纳米多孔金属材料及其制备工艺”制备了孔径为15±2nm的多孔金，但其采用电化学腐蚀的方式，而腐蚀前的冷轧成片及长时间退火是为了得到厚度为25μm的前驱体合金，且其退火时间较长，需20h。

发明内容