[发明专利]一种高比表面积高熵合金纳米粉末及其制备方法

说明书

本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种高比表面积高熵合金纳米粉末及其制备方法。所述方法包括：1)将可溶性金属盐和有机物的混溶均匀后得到膨化产物，点燃膨化产物得到前驱体盐，静置氧化得到氧化物前驱体盐；2)将氧化物前驱体盐与熔盐和还原剂混合，烧结成块后对其进行粉粹和清洗，即得到高比表面积高熵合金纳米粉末。本发明所用方法简洁高效、成本较低，对于设备、操作等要求较低，减少了常规制备方法中的能耗，适合工业上高熵合金纳米粉末的批量化生产；所制备的高熵合金纳米粉末具有极高的比表面积，并且能够产生轻质的特点；这一合成方法易于调控，得到的粉末成分分布均匀，可用于合成制备几乎任意目标组元的高熵合金纳米粉体。

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种高比表面积高熵合金纳米粉末及其制备方法。

背景技术

近年来，多组元均质固溶高熵合金纳米颗粒(通常为五种或五种以上元素)受到了广泛的关注，不仅发现大量不同组元组合的材料，而且为其性能优化提供了独特的微观结构。高熵合金纳米颗粒具有包括催化、能量储存和生物/等离子成像等多种应用前景。将多种合金元素合金化到单个纳米级产品中，有望获得超越单个元素形成的纳米颗粒的材料性能。此外，高熵合金独特的高混合熵使材料在高温下能够保持高稳定性，使其成为高温催化领域的潜在材料。

与成分相对简单的材料(即一到三种元素)相比，高熵合金纳米颗粒具有两个明显的特征：(i)由多元素组成并具有的多种组合方式和(ii)由于多元素随机混合而产生的复杂原子构型。前者为催化剂的设计和开发提供了巨大的组成选择，后者使这些材料与传统催化剂有明显的区分，它们具有不同的吸附位点和接近连续的结合能分布模式。这些特性对于多步串联反应十分有效，这些反应通常涉及许多中间步骤，并且需要不同的吸附位点，高熵合金纳米颗粒能够满足要求。

目前高熵合金纳米粉末的制备方法主要有湿法合成法、粉末冶金法、电沉积法、机械合金法、碳热冲击法和气相沉积法等。不过这些方法都有一些局限性，例如已报导的湿法合成纳米合金颗粒的组元一般不超过三种，这极大地限制了合金向多组元发展。粉末冶金需要昂贵的雾化制粉设备，并且制备得到的粉末存在“空心粉”、“卫星粉”、“异形粉”以及颗粒尺寸不均匀等现象，且比表面积低。其他合成方法均存在制备工艺复杂、制备难度大以及设备和原材料昂贵等问题。因此，亟待需要开发一种制备工艺简便，成本低廉，能够合成任意组元的高熵合金纳米颗粒制备方法。

发明内容

为解决现有的高熵合金存在制备工艺过程复杂、成本高昂，且结构不可控或难以控制，粉末粒度不均等问题，本发明提供了一种高比表面积高熵合金纳米粉末，以及该高比表面积高熵合金纳米粉末的制备方法。

本发明的目的在于：

一、简化高熵合金的催化材料的制备流程，提高制备效率；

二、降低制备成本，减少能耗；

三、制备所需设备简单，制备时间短；

四、获得高比表面积高熵合金纳米粉末，确保成分上的均匀性；

五、制备过程无有毒有害物质产生，生产过程安全；

六、合成方法具有普适性，可合成其他组元高熵合金。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种高比表面积高熵合金纳米粉末的制备方法，

所述方法包括：

1)将可溶性金属盐和有机物混溶均匀后，蒸发溶液得到前驱体盐，对前驱体盐进行静置氧化得到前驱体氧化物；

2)将前驱体氧化物与熔盐和还原剂混合，在保护气氛中烧结成块后对其进行粉粹和清洗，即得到高比表面积高熵合金纳米粉末。