[发明专利]一种调控纳米多孔金微观结构的方法

说明书

本发明涉及一种调控纳米多孔金微观结构的方法。本发明浸入酸性溶液中的Al₂Au前驱体合金条带分别在不同磁场强度下进行脱合金处理，然后进行清洗，得到不同微观形貌、不同催化活性的纳米多孔金样品。所述制备方法包括以下步骤：1）Al₂Au前驱体合金的制备：将高纯铝和高纯金按照原子百分比为2:1的比例在加热炉中加热熔炼，冷却成型至室温，得到Al₂Au原始合金铸锭；将铸锭切割成小块，通过甩带机得到Al₂Au合金条带；2）将步骤1）得到的Al₂Au合金条带浸入酸性溶液中反应掉合金中的铝，同时，对反应过程施加磁场，待溶液中的气泡完全消失后，脱合金过程结束；将脱合金后的纳米多孔金条带反复清洗，干燥，即得。本发明的制备方法简单、易操作，有利于产业化应用。

技术领域

本发明涉及多孔金属的制备技术领域，具体的，涉及一种调控纳米多孔金微观结构的方法。

背景技术

脱合金法制备纳米多孔金属是利用合金中不同组元之间的化学电位差，将合金中较为活泼的一个或者多个组元选择性腐蚀掉，惰性组元从而构成三维多孔结构，形成纳米多孔金属。通过脱合金方法制备出的纳米多孔金材料具有独特的自组装、自支撑以及三维连续纳米结构，利用其较高的比表面积和低密度，在催化、传感、激发和新电化学能源系统有着广泛的应用。

纳米多孔金的电催化性能与其纳米孔径的尺寸有很大关系；实际上，纳米多孔材料的诸多性能主要取决于韧带/通道的尺寸。一般来说，自由腐蚀获得的纳米多孔金的韧带尺寸通常在典型的几十个纳米；当选择用脱合金方法制备纳米多孔金时，可以通过改变前脱合金溶液、脱合金时间、脱合金温度以及驱体合金的成分来调节其孔径尺寸。例如，通过在前驱体合金中掺杂一定量的Pt或者Pd从而制备性能优异的纳米多孔金；在低温下(-20℃)脱合金或者更短的脱合金时间(1h甚至10min)可以获得超细纳米多孔金；改变快速凝固过程中的甩带机转速可以改变纳米多孔金孔径。

然而，上述制备多孔金的方法制备过程复杂，制备时间和成本都较高，不利于在实际生产中应用。因此，有必要开发一种新的纳米多孔金的制备方法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的旨在提供一种调控纳米多孔金微观结构的方法。本发明浸入酸性溶液中的Al₂Au前驱体合金条带分别在不同磁场强度下进行脱合金处理，然后进行清洗，得到不同微观形貌、不同催化活性的纳米多孔金样品。本发明的制备方法简单、易操作，有利于产业化应用。

本发明的目的之一是提供一种调控纳米多孔金微观结构的方法。

本发明的目的之二是提供上述调控纳米多孔金微观结构的方法的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了以下技术方案：

首先，本发明公开了一种调控纳米多孔金微观结构的方法；具体的，所述制备方法包括以下步骤：

1)Al₂Au前驱体合金的制备：将高纯铝和高纯金按照原子百分比为2:1的比例在加热炉中加热熔炼，冷却成型至室温，得到Al₂Au原始合金铸锭；将铸锭切割成小块，通过甩带机得到Al₂Au合金条带；

2)将步骤1)得到的Al₂Au合金条带浸入酸性溶液中反应掉合金中的铝，同时，对反应过程施加磁场，待溶液中的气泡完全消失后，脱合金过程结束；将脱合金后的纳米多孔金条带反复清洗，干燥，即得。

步骤1)中，所述加热炉为铜模循环水冷却的高频感应炉；采用高频感应加热，高频感应装置内产生的磁场对熔体有着良好的均匀搅拌作用，可以使获得的铝金合金成分更加均匀。

步骤1)中，所述熔炼过程重复两次，这样可以避免产生成分偏析并且尽可能去除熔炼过程产生的氧化物。