[发明专利]一种高熵合金纳米带及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高熵合金纳米带及其制备方法，该高熵合金纳米带是一种具有纳米/亚纳米尺寸管壁厚度、微米级长度、元素摩尔比相当的多组元(五元、六元、七元等)一维高熵合金纳米材料。该高熵合金纳米带的制备方法主要是将Ag纳米线溶于苯甲醇溶剂中，在加热搅拌的条件下滴加含有多种金属盐前驱体的混合溶液，滴加完毕后停止加热，用环己烷‑乙醇溶液清洗产物两次，再将产物溶于硝酸溶液中进行刻蚀，最后将混合液经过离心处理，并用乙醇溶液清洗后，方可得到多组元一维高熵合金纳米带。该制备方法简单，制得的高熵合金纳米材料均具有规则的一维形貌特征和超薄的管壁厚度，在高熵合金研究中具有突破性意义。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种高熵合金纳米带及其制备方法。

背景技术

随着世界的发展，社会的进步，人类对能源的需求也在不断地增长。如今，全球一半以上的能源仍来自于化石燃料，但此类不可再生能源的日益枯竭及燃烧后所造成的环境危机要求人类探索多样化、可持续的新型能源来满足日常所需。近年来，科学家们利用水力发电、风力发电、海洋能发电和地热能发电等方式缓解能源危机。但以上方式产生的电力需要高效的转换储能途径将电力进行储存、转化和运输，方能更充分地运用到人类的生活工作中。

电催化储能是一种高效清洁的能源转换策略，即以清洁能源产生的电力将水、二氧化碳、氮气等转化成氢气、甲醇、甲酸等燃料储存起来，然后通过电化学装置如燃料电池等再将化学能释放和应用。这种清洁新能源的产生和转化是基于电化学催化过程，其效率严重依赖于电催化过程中不可或缺的催化剂材料。目前，以贵金属(如Pt、Ru等)和少量过渡金属(Ni、Co等)为代表的单组元催化剂应用最为广泛。随着研究的深入，大量二元和三元合金催化剂也被探索制备出来。研究发现，通过调节二元或三元合金中元素组成和成分比例，可优化催化剂的表面电子结构，使其对反应物分子及关键中间产物的吸附能较单一组元表面的吸附能更接近理想状态，催化性能提升显著。但构成合金的晶体类型、原子尺寸、电负性和电子态密度存在差异，导致二元合金的成分范围和形成条件很大程度上受热力学条件制约，因此其电子结构调试范围也十分有限。

高熵合金是一种摩尔比相当的多组元合金(一般情况下包含五种及五种以上元素，且每种元素原子百分比在5％－35％之间)，具有占位无序和晶格有序的结构特点，其广泛的可调制的成分范围和表面电子结构为获得一个接近连续的吸附能分布提供了可能。更重要的是，高熵合金所具备的高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应使其具有可最优化的吸附强度，有望实现催化活性最大化。另外，多组元均匀混合能够增加系统的构型熵，使其熵驱动、热力学/动力学稳定的固溶体结构更具有耐高温、耐腐蚀的稳定性优势。

目前，制备高熵合金的方法比较有限。据报道称，真空熔体加工方法可以制备包含五种或五种以上元素的高熵合金块体材料。但这种物理方法并不适用于制备纳米尺寸的高熵合金催化剂。传统的湿化学法可以控制纳米材料的尺寸、形状和构型，但常见用于制备二元和三元的合金纳米材料。另外，如电沉积法、碳热冲击法和热解法等，能制备出高熵合金纳米材料，但合成的高熵合金材料形貌不可控且制备过程复杂、实验条件苛刻。因此，发明一种简单易行的、能够控制合成具有一定形貌特征的纳米级甚至亚纳米级高熵合金的方法是现阶段高熵合金研究领域中亟待解决的问题。

发明内容

为此，本发明意在提供一种高熵合金纳米带及其制备方法，该高熵合金纳米带是具有一定形貌特征的纳米级和亚纳米级高熵合金纳米带，其制备方法简单易行，合成过程能够控制。

其中一方面，本发明提供一种高熵合金纳米带，其是一种具有0.8～1.5nm壁厚、微米级长度、元素摩尔比相当的多组元(五元、六元、七元等)高熵合金纳米带。

另一方面，本发明继而提供一种用于制备上述高熵合金纳米带的制备方法，其步骤具体如下：

(1)配置金属盐前驱体溶液：