[发明专利]一种化学脱合金制备Cu微纳米片状结构的方法

说明书

本发明公开了一种化学脱合金制备Cu微纳米片状结构的方法，包括以下步骤：(1)增材制造Cu‑Ni‑Fe亚稳态共晶组织：将纯Cu、纯Ni和纯Fe粉末按原子比为17～18：17～18：62～68的比例进行混合后，利用增材制造系统制备得到Cu‑Ni‑Fe亚稳态共晶组织；(2)脱合金：将得到的Cu‑Ni‑Fe亚稳态共晶组织置于0.03～0.07mol/L的硝酸溶液中，在室温下放置2～8小时，进行化学脱合金；(3)清洗干燥：将得到的脱合金后的Cu‑Ni‑Fe亚稳态共晶组织取出，依次使用去离子水和酒精浸泡清洗，干燥后得到Cu微纳米片状结构。该制备方法通过增材制造系统获得Cu‑Ni‑Fe亚稳态组织，利用简单的化学脱合金方法制备出Cu微纳米片状结构，为制备复杂金属微纳米结构提供新的技术途径。

技术领域

本发明涉及材料科学与工程领域，具体涉及一种化学脱合金制备Cu微纳米片状结构的方法。

背景技术

金属纳米材料因为其尺寸效应和表面效应，能够表现出与宏观块体材料迥然不同的特性，在表面改性、传感、光学、催化以及能源转换与储存等多个领域具有广泛应用的潜力。因而探索新的用于制备各种形态的金属微纳米结构的方法是微纳米科学领域的一项重要课题，其研究结果具有重要使用价值。

目前已有多种技术可以实现金属微纳米结构的合成与制备，例如气相物理沉积、气相化学沉积、溶液凝胶法、电弧放电法、溅射沉积法、模板法等。但大多数方法均对合成设备的要求较高，或者存在步骤复杂、成本较高且不利于大规模生产的缺陷。

化学脱合金法是最近开发出的一种新型金属微纳米结构制备方法，具有设备简单、操作简便、成本低廉、可控性强的特点，极具应用价值。但传统的化学脱合金法仅能用于制备金属微纳米多孔结构，难以实现其他复杂金属微纳米结构的制备，从而大大限制了化学脱合金法的应用。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种化学脱合金制备Cu微纳米片状结构的方法，通过增材制造系统获得Cu-Ni-Fe亚稳态组织，利用简单的化学脱合金方法制备出Cu微纳米片状结构，为制备复杂金属微纳米结构提供新的技术途径。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种化学脱合金制备Cu微纳米片状结构的方法，包括以下步骤：

(1)增材制造Cu-Ni-Fe亚稳态共晶组织：将纯Cu、纯Ni和纯Fe粉末按原子比为17～18：17～18：62～68的比例进行混合后，利用增材制造系统制备得到Cu-Ni-Fe亚稳态共晶组织；

(2)脱合金：将得到的Cu-Ni-Fe亚稳态共晶组织置于0.03～0.07mol/L的硝酸溶液中，在室温下放置2～8小时，进行化学脱合金；

(3)清洗干燥：将得到的脱合金后的Cu-Ni-Fe亚稳态共晶组织取出，依次使用去离子水和酒精浸泡清洗，干燥后得到Cu微纳米片状结构。

具体的说，所述步骤(1)中纯Cu、纯Ni和纯Fe的原子比17.5：17.5：65。

具体的说，所述步骤(1)中增材制造系统具有能量源，且该能量源为激光或电子束高能源。

更具体的说，所述步骤(1)是在高纯氩气保护或真空保护中，并于水氧含量低于10ppm条件下利用增材制造系统制备Cu-Ni-Fe亚稳态共晶组织的。

优选的，所述增材制造系统为同步送粉增材制造系统，且其材料系统是可打开的，可进行连续制造。

进一步的，所述步骤(2)中硝酸溶液的浓度为0.05mol/L。

进一步的，所述步骤(2)中化学脱合金时间为4～6小时，至溶液呈浅黄色为止；

更进一步的，所述步骤(3)中，先用去离子水对得到的脱合金后的Cu-Ni-Fe亚稳态共晶组织浸泡清洗1～3次后，再用酒精浸泡清洗2～4次，最后进行干燥。