[发明专利]一种纳米多孔非晶合金及其制备方法

说明书

本发明为一种纳米多孔非晶合金及其制备方法。该材料的元素组成为Y_αTi_βCo_γAl_η，各元素的原子百分数为3.9≤α≤5.2，49.9≤β≤54.1，27.1≤γ≤31.4，13.6≤η≤14.8，且α+β+γ+η＝100；该多孔非晶合金由纳米多孔非晶骨架及负载其上的非晶纳米片组成；其制备方法为以Y₂₈Ti₂₈Co₂₀Al₂₄双相非晶合金为前驱体，通过第一次脱合金形成纳米多孔非晶合金骨架，经过二次脱合金在已有多孔骨架上合成非晶纳米薄片，制备出一种纳米多孔非晶骨架负载非晶纳米片的多孔非晶合金材料。本发明解决了当前多孔非晶合金制备中技术复杂，整体工艺时间长，设备复杂且设备造价高，产量低，孔尺寸大，比表面积低，不适用于工业化生产等不足。

技术领域：

本发明涉及纳米多孔材料技术领域，具体地说是一种纳米多孔非晶合金及其制备方法。

背景技术：

纳米多孔非晶合金是一类特殊的多孔金属材料，同时具备了多孔金属材料和非晶合金材料的双重特征，展现出不同于传统纳米多孔金属的特殊性质。多孔非晶合金在储氢和催化方面展现出比同成分块体非晶合金和多孔金属高数倍的性能，表明纳米多孔非晶合金在功能材料领域具备很大的开发潜力。然而，当前所开发多孔非晶材料的比表面积普遍偏低，大多仅具有微米孔结构，因而开发新型结构、具有纳米尺度的多孔非晶合金材料具有重要意义。

在先技术，公开号CN101942580B“一种制备多孔非晶态合金块体材料的粉末热成形方法”，该发明首先将由机械合金化或雾化方法制备的微米级非晶粉末与铜粉用混料机混合均匀，再将混合粉末加热至非晶材料玻璃转变温度T_g和晶化温度T_x之间保温，施加600-800MPa压力后制成热压坯，最后将坯料置于酸液中除去铜粉而得到多孔非晶合金，该方法制备过程复杂，需要加工特制模具，使用专用混料及热压设备，增加了设备成本，工艺时间长，且所制多孔非晶的孔径尺寸在38～74μm，材料比表面积较低，无法制备纳米尺度的多孔非晶合金。

在先技术，公开号CN101984104A“一种生物医用块体多孔非晶合金的制备方法”，该专利使用雾化或机械合金化法制备非晶粉末与镁合金粉末，用球磨机将非晶粉末与镁合金粉末均匀混合2-5h，最后用化学腐蚀的方法去除材料中的镁合金颗粒，从而得到所需的多孔非晶合金，该发明制备工艺复杂，生产效率低，对设备、材料，能源要求较高，不适合应用于大规模工业化生产，所得多孔结构尺寸受原材料颗粒影响较大，不能制备出纳米尺度的多孔非晶合金。

在先技术，CN101717873A公开了“一种制备多孔非晶态合金块体材料的粉末锻压成形方法”，首先将非晶粉末和粉末状NaCl造孔剂分别筛分后用混料机均匀混合，再进行包套、除气、封套等处理，然后将包套封装的粉末在过冷液相区进行加热，接着进行锻压加工，并采用机械加工方法去除包套，最后用水溶解法去除造孔剂，得到块体多孔非晶态合金材料。该制备工艺复杂，对设备要求非常高，增加了设备成本，工艺总周期较长，且制备出的材料孔径尺寸为38～65μm，比表面积较低。此外，通过水洗方法留有部分NaCl造孔剂的残留物，将对多孔非晶产生缓慢腐蚀，对后续检测性能产生负面影响。

在先技术，论文Scripta Materialia 55(2006)1063-1066公开了一种Ti基多孔非晶合金的制备方法。该方法应用脱合金法，在0.1M HNO₃中通过电化学脱合金30min或自由脱合金24h将Y₂₀Ti₃₆Al₂₄Co₂₀双相非晶合金中的富Y相选择性溶解，从而保留富Ti相作为纳米多孔非晶合金骨架。该方法制备的纳米多孔Ti基非晶合金为典型的开孔结构，但孔隙率仍较低，作为功能材料的应用受到极大限制。该论文中应用自由脱合金法处理样品时间较长，而电化学脱合金法样品制备量小，均不适用于工业化生产。

发明内容：