[发明专利]一种用于制备纳米多孔银的离子液体溶液及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米多孔金属的液相制备方法，尤其是用于制备纳米多孔银的离子液体溶液及其使用方法。

背景技术

纳米多孔金属是近几年来被广泛关注的新型纳米结构材料，其结构特点是在材料的表面和内部，有相当数量的均匀分散且相连的纳米级孔洞存在，这种材料具有极高的比表面积，在催化及光学特性方面表现出关阔的应用前景[Ding Y，Chen MW.Nanoporous metals for catalytic and optical applications.MRS Bulletin 2009；34：569]。脱合金法(dealloying)是一种历史悠久的制备多孔金属的实验技术，通常应用于铝基合金材料，制备多孔的Raney金属。Raney金属做为金属催化剂被成功的应用于工业生产中。但脱合金工艺中材料的结构、形貌与性能的关联研究最近才引起研究人员的兴趣。特别是随着纳米结构材料的兴起，纳米多孔材料已经成为纳米结构材料中一个重要的分类。

脱合金方法一般要采用特制合金作为原材料，合金通常采用冶金方法制备，由两种电化学电位相差较大的金属构成。通过电解或者化学腐蚀的方法控制溶解原材料中相对较活泼的金属元素，从而在原材料中产生孔洞结构。最终保留下来的孔洞骨架由原材料中相对惰性的金属构成。脱合金方法已经成功地制备了纳米多孔Au，Ag，Cu等金属。但由于原材料制备所需要的冶金熔炼过程需要在较高的温度才可以完成，并且需要惰性气体保护，所以对设备要求较高。同时，在接下来的电化学溶解过程中，也需要不断调整和优化参数，并且通常采用硝酸、硫酸等强腐蚀性溶液作为腐蚀电解液，所以脱合金方法在应用过程中对操作人员与环境都存在危害。室温离子液体是由特定有机阳离子和阴离子构成的在室温或接近室温下呈液态的熔盐体系，它具有一系列独特的物理化学性能，是一种真正的“绿色”溶剂，已广泛和成功地用于材料制备、催化、金属电沉积、燃料电池等领域。因此，以离子液体为电解液溶剂，开发一种工艺简单，绿色环保的纳米多孔金属的制备工艺对于环境的可持续发展与高性能纳米结构材料研制开发都具有重要意义，同时也具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制备纳米多孔银的离子液体溶液及其使用方法。

本发明的用于制备纳米多孔银的离子液体溶液，是以氯化胆碱基离子液体作为溶剂，每升氯化胆碱基离子液体溶剂中含有：AgCl 0.001-0.1摩尔。

上述的氯化胆碱基离子液体可以是氯化胆碱与乙二醇按摩尔比1∶2的混合液，或者是氯化胆碱与尿素按摩尔比1∶2的混合液。

本发明的离子液体溶液用于制备纳米多孔银的方法，步骤如下：

以铜或铜合金为基体，将基体表面清洁处理，吹干后，浸渍于权利要求1所述的离子液体溶液中，于20-100℃下沉积，在基体表面获得纳米多孔银，依次用甲醇和水清洗，吹干。

进一步特征是：将步骤3)获得的表面具有纳米多孔银的基体，置于FeCl₃水溶液中溶解去掉基体，得到无基体支撑的纳米多孔银。

这里，对FeCl₃水溶液的浓度没有特殊要求。

本发明中，纳米多孔银的孔洞直径与厚度由沉积时间决定。离子液体可以在置换沉积过程中充当纳米孔洞的软模板，使孔洞直径限制在纳米尺度。

本发明的优点在于：

本发明的离子液体溶液成分简单，配制方便。使用该溶液制备纳米多孔银工艺简单可控，不需要强腐蚀性酸，以离子液体作为电解液溶剂，对环境友好。制得的纳米多孔银纯度高，有利于大规模生产。

附图说明

图1是纳米多孔银的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

将氯化胆碱与乙二醇按照摩尔比1∶2室温下混合，磁力搅拌升温到75℃，得到氯化胆碱与乙二醇混合物构成的离子液体，作为溶剂。量取上述离子液体200ml，将AgCl 0.287克溶解于上述离子液体，获得用于制备纳米多孔银的离子液体溶液。

将0.5mm厚的铜合金(C194)首先进行电化学除油，然后水洗，吹干。

将清洗后的铜合金浸渍于上面配制好的纳米多孔银的离子液体溶液中，在50℃反应10min，然后甲醇清洗和水清洗，烘干，即在铜合金表面获得由20-50nm直径的孔洞构成的纳米多孔银。其扫描电子显微镜照片如图1所示。

实施例2：