[发明专利]一种多孔镍的制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔镍的制备方法，包括以下步骤：在隔绝氧气环境下，向镍源通入碱性刻蚀气体，在高温下与镍源反应，使镍源表面形成多孔结构。本发明提供的多孔镍的制备方法，相比现有技术，工艺流程简单，对设备要求低，操作环境安全，采用一步法直接用碱性气体即可将原材料镍源刻蚀，即能得到纯度高的多孔镍，无需后续除杂工序。所述方法制得的多孔镍，开孔率搞，孔径均匀，适合大规模连续化的工业生产。

技术领域

本发明属于纳米多孔材料领域，更具体地，涉及一种多孔镍的制备方法。

背景技术

多孔材料是一种兼备优良的物理特性和力学性能的新型功能材料，是一种由相互贯通或封闭的孔洞以及骨架连接而成的三维网状结构。多孔材料孔隙的形状不一，大小各异，排列方式更是千姿百态，涉及的材料领域种类繁多。这些大量的内部孔隙又使多孔材料具有诸多优异的特性，使得多孔材料的用途，较之致密材料无论是在结构上还是在性能上都更为广泛。现如今材料发展的一种新趋势是，结构材料和功能材料相互渗透，即结构材料多功能化，功能材料多结构化。而多孔材料正是功能型材料和结构性材料的集大成者。孔径的存在打破了原有的致密材料结构上的限制，使其在结构上的应用更为广阔。物质的结构决定其性能，于是也提供了新的功能上的优势，使原致密材料具有更为广泛的用途。所以，多孔材料既可以很好的保留原致密材料的固有特性，同时较之致密材料，多孔材料由于孔隙的存在以及孔径大小、孔隙分布而具有一系列的功能特性，如比强度高，比表面积较大，相对密度低，渗透性好，消音效果好，电磁屏蔽能力强，质量轻等。

多孔的存在而使得材料的特性改变主要体现在以下几个方面，而每一方面的优势都能衍生出更多领域的用途。机械性能方面。可以使材料冲击韧性提高，应用于交通方面可以降低汽车在紧急刹车、碰撞等时造成的车辆损害和人员伤亡。孔隙的存在可以在保持原有的强度和刚度不变的情况下降低密度，从而减轻质量。这样，就大大有利于那些对质量的要求很苛刻的领域。比如，飞机火箭等，既可以减少原材料的投入使用又可以降低运载时的能源消耗。多孔的存在还可以改变机械波及机械性能。孔隙的存在为机械波的反射和折射提供了更多可能，也会增加衍射的可能，达到阻波的效果，从而实现了多孔材料在隔音、减震、抗爆炸冲击方面的应用。选择性渗透方面。根据现有技术，已经可以实现对某些材料的多孔化达到孔隙在大小、排列等方面的可控制造，从而制备出高效气体分离材料，以及某些可重复使用的特殊过滤装置。多孔材料增大了原有材料的比表面积，在化学能源方面可以增加电容活性材料和一些催化剂、防腐剂、表面活性剂等的单位面积的负载量，制造出燃料电池的多孔电极，催化剂、防腐剂载体等；在生物医学方面，可以增加活性酶的单位面积的负载量。基于具有分子识别功能的多孔材料而产生的人造酶,能大大提高催化反应速度。同时，在其他光电性能，选择性过滤吸附等方面也具有的卓越的应用。

多孔镍保留了镍在力学、机械强度、化学等方面的优良性能，同时兼具了多孔材料的比强度高，比表面积较大，相对密度低，渗透性好，消音效果好，电磁屏蔽能力强，质量轻等优点。拓宽了多孔镍的各方面优点的用途。

目前，较为成熟的多孔金属镍的制备工艺主要有：粉末冶金烧结(PM)法、纤维烧结法、有机海绵浸浆烧结法、自蔓延合成法、熔体发泡法、放电等离子体法、电沉积法、金属空心球法等。粉末冶金烧结法烧结多孔镍的孔隙率低，连贯性较差。用电沉积法制备得到的多孔镍孔隙率较高但比表面积很小，使得多孔镍的应用在一些对比表面积要求较高的领域限制性很大，削弱了多孔镍的优势。熔体发泡法制得的多孔镍杂质较多，孔径不均匀，是一种较为低端的制备方法，很难满足多孔镍的应用要求。放电等离子体法虽然在孔隙率，均匀性及比表面积等方面都具有优势，但是其工艺繁琐，对设备的要求很高，对孔径配比及孔隙调节能力有很大的局限，因此无法实现大量的高孔隙率的多孔镍的生产过程。金属空心球法是将金属空心球烧结粘接在一起而形成的多孔结构。金属空心球可以通过化学合成和电沉积的方法在高分子球的表面镀上一层金属，然后把高分子求去除得到。制得的多孔镍，孔隙率好，均匀性高，但是这种工艺的金属空心球局限在铜、镍、钢或者钛，会造成金属的浪费，纯度低。