[发明专利]一种采用Cu-Zn合金制备纳米多孔铜的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米多孔金属材料制备技术领域，具体涉及以Cu-Zn合金为基体，利用电化学的方法制备纳米多孔铜的方法。

背景技术

金属纳米多孔材料不但具有纳米材料大内表面积、高孔隙率和较均匀的纳米孔，而且具有金属材料的高导热率、高导电率抗腐蚀、抗疲劳等优异性能，因而使其在催化和分离科学上具有重要的应用。另外金属纳米多孔材料所表现出的表面效应和尺寸效应，使其在电子、光学、微流体及微观力学等方面有着巨大的应用前景。

目前纳米多孔铜的相关研究主要是通过对Zr-Cu，Mn-Cu，Mg-Cu，Al-Cu等二元合金体系进行脱合金处理，都制备出了纳米多孔铜，但是这些方法的缺陷是基体合金制备复杂，价格较高，孔径的大小不均匀，韧带轮廓不清晰。

发明内容

本发明目的是提供一种纳米多孔铜的制备方法，能制备孔径细小均匀、韧带轮廓清晰的纳米多孔铜，达到孔径50～200nm，韧带宽度70～100nm。

本发明所采用的技术方案是，一种采用Cu-Zn合金制备纳米多孔铜的方法，按照以下步骤实施，

步骤一，按照重量百分比Cu-wt60％Zn或Cu-wt70％Zn或Cu-wt80％Zn称取纯铜粉和纯锌块；

步骤二，将步骤一称取的纯铜粉和纯锌块置于石墨坩埚中，氮气保护下进行熔炼，先经过20～30分钟从室温加热到500～520℃，并保温30～40分钟分钟，再经过30～40分钟加热到920～950℃，并保温50～60分钟，经过100～120分钟降温到330～350℃，并保温100～120分钟，然后随炉冷却至室温，得到合金Cu-wt60％Zn或合金Cu-wt70％Zn或合金Cu-wt80％Zn；

步骤三，配制1M的NaCl溶液作为电解液，在CHI660D型电化学工作站中，以甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极，利用三电极法进行塔菲尔曲线的测试，分别获得合金Cu-wt60％Zn或合金Cu-wt70％Zn或合金Cu-wt80％Zn的最易腐蚀电压；

步骤四，利用步骤三获得的最易腐蚀电压，在MCP-1型恒电位仪中，以甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极，1M的NaCl溶液作为电解液，水浴温度为50～70℃，腐蚀液和合金按体积比为1000～1500∶1，采用恒电位法，在最易腐蚀电压下对合金进行电化学腐蚀，同时每隔20分钟，向电解液中滴加浓NH₃·H₂O溶液1～2ml，至阴极不再有明显的气泡放出时，即得到纳米多孔铜。

本发明的特点还在于，

纯铜粉的纯度为99.9％。

纯锌块的纯度为99.9％。

本发明方法采用相对经济的Cu-Zn合金为基体，使用对环境无污染的NaCl和NH₃·H₂O作为腐蚀液，利用电化学腐蚀的方法，制备孔径细小均匀，韧带轮廓清晰的纳米多孔铜。

附图说明

图1是本发明制备方法的流程图；

图2是Cu-wt80％Zn腐蚀后得到超细泡沫铜的表面SEM照片；

图3是Cu-wt80％Zn腐蚀后得到超细泡沫铜的断面SEM照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

按重量百分比Cu-wt60％Zn称取铜粉60g(纯度99.9％)和纯锌块90g(纯度99.9％)，置于石墨坩埚中，在氮气保护下进行熔炼。熔炼的主要工艺是：从室温起，经过20分钟加热到520℃，在520℃保温40分钟，再经过40分钟加热到950℃，在950℃保温60分钟，经过120分钟降温到350℃，在350℃保温120分钟，然后随炉冷却至室温，得到合金Cu-wt60％Zn。

配制1M NaCl溶液作为电解液，在CHI660D型电化学工作站中，以甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极，利用三电极法进行塔菲尔曲线的测试，获得合金Cu-wt60％Zn的最易腐蚀电压为0.9V。

利用上步获得的最易腐蚀电压，在MCP-1型恒电位仪中，以甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极，1M的NaCl溶液作为电解液，水浴温度为70℃，腐蚀液和合金Cu-wt60％Zn按体积比为1500∶1，采用恒电位法，在最易腐蚀电压0.9V的电压下对合金进行电化学腐蚀，同时每隔20分钟，向电解液中滴加浓NH₃·H₂O溶液1～2ml，至阴极不再有明显的气泡放出时，即得到纳米多孔铜。

实施例2