[发明专利]一种纳米多孔结构金属材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种纳米多孔结构金属材料及其制备方法，其中，方法包括步骤：采用有机胶对所述金属材料进行定向处理；将经过定向处理的所述金属材料进行电化学循环氧化还原处理，得到金属氧化材料；采用氢热方法对所述金属氧化材料进行还原，制得所述纳米多孔结构金属材料。本发明提供的纳米多孔结构金属材料的制备方法具有成本低、速度快、工艺简单的优点，可实现将金属材料定向性地进行纳米多孔化，并生产出表面非均一化的纳米多孔结构金属材料，为实现纳米多孔结构金属材料商业化批量化生产提供了一种可行方案；本发明对金属材料进行定向性纳米多孔化处理，为纳米多孔金属地设计提供一个新的维度，极大丰富可生产的纳米多孔结构金属结构类型。

技术领域

本发明涉及纳米多孔金属材料制备领域，特别涉及一种纳米多孔结构金属材料及其制备方法。

背景技术

多孔金属材料是具有明显孔隙特征的金属材料，一方面继承了金属材料高导热，高导电以及抗疲劳等的特性；另一方面，由于多孔结构的存在，该类材料具有较高的比表面积以及质轻的特点。在航天，原子能，电化学以及环境保护等领域有广泛的应用。当多孔金属材料的孔洞的尺寸介于0.1nm-100nm之间时，该材料可被称为纳米多孔金属材料。相比于一般的多孔金属材料，纳米多孔金属材料具有独特的表面效应与尺寸效应，使其在电子、光学、微流体、电化学、催化、生物探测等方面具有广阔的应用前景。例如，纳米多孔金属材料可以大幅提升超级电容器的单位质量电容量，并同时提高其循环稳定性及电导率；纳米多孔材料可大幅提升拉曼增强或是荧光增强的信号；纳米多孔材料可运用于均热板的制造，大幅度提升材料的导热特性；也可作为催化剂载体提升催化效率等。

当前主流的制备纳米多孔结构金属材料的方法包括：金属粉体烧结法，脱合金化法，斜入射沉积法，胶晶体模板法及电沉积模板法等。这些方法普遍存在造价昂贵且无法直接在给定的材料上直接进行加工的缺点。其中，直接在给定材料上进行加工(多孔化处理)有利于降低前驱体制备的复杂性，同时也有利于保留原有结构的特点，进而提高结构设计的广泛性。

鉴于以上原因，一些专利探索并公开了低成本的在给定的金属材料上直接地进行多孔化处理的方案，如专利CN 105506335A报道了一种在高温下用燃料气体和氧气的混合气体在任意形貌的银、镍等过渡族金属表面直接处理形成微米级多孔结构的方法。最近，专利CN 108301030A报道了一种在直接在钛纱上直接处理形成纳米级多孔结构的方法。该方法先通过电化学阳极氧化，干燥后再使用镁粉高温还原阳极氧化后的钛纱，从而在钛纱上构筑纳米级别的多孔结构。但该专利并未对可处理金属材料适用性范围进行限定，且由于该专利方法使用镁热还原法形成多孔结构构筑，易在所生产的钛纱结构中形成氧化镁夹杂，影响最终多孔材料性能。另外，以上两种方案均无法对金属材料进行定向性的纳米多孔化处理，即无法控制对金属材料进行纳米多孔化处理的区域。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纳米多孔结构金属材料及其制备方法，旨在解决现有技术无法对金属材料进行定向性的纳米多孔化处理，导致纳米多孔金属材料应用受限的问题。

本发明的技术方案如下：

一种纳米多孔结构金属材料的制备方法，其中，包括步骤：

采用有机胶对所述金属材料进行定向处理；

将经过定向处理的所述金属材料进行电化学循环氧化还原处理，得到金属氧化材料；

采用氢热方法对所述金属氧化材料进行还原，制得所述纳米多孔结构金属材料。

所述纳米多孔结构金属材料的制备方法，其中，所述有机胶为聚氨酯、丙烯酸酯和光刻胶中的一种或多种。

所述纳米多孔结构金属材料的制备方法，其中，所述采用有机胶对所述金属材料进行定向处理的步骤包括：