[发明专利]一种贵金属纳米多孔材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于贵金属材料制备技术领域，具体涉及一种贵金属纳米多孔材料及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：a、制备双通多孔阳极氧化钛膜；b、制备带电双通多孔阳极氧化钛膜；c、在带电双通多孔阳极氧化钛膜中的氧化钛纳米管管壁上原位沉积贵金属，得到贵金属复合的双通多孔阳极氧化钛膜；d、将步骤c)得到的所述贵金属复合的双通多孔阳极氧化钛膜置于管式炉中热处理，得到固结样品；e、将步骤d)得到的所述固结样品溶解去除氧化钛纳米管，即得所述的贵金属纳米多孔材料。本发明所提供的技术方案为贵金属纳米多孔材料的孔壁厚可控制备给出了一个全新的思路。

技术领域

本发明属于贵金属材料制备技术领域，具体涉及一种贵金属纳米多孔材料及其制备方法和应用。

背景技术

在过去的几十年中，由于贵金属及其合金在作为催化剂、燃料电池、发动机、SERS、电磁学、能量存储、生物分离和感应器等方面的重要作用，引起了众多人的兴趣和研究，因此该领域进展迅速，取得了重大的进展。目前，贵金属及其合金已经被合成出了各种纳米结构，例如纳米球、纳米线、纳米棒、纳米片、纳米链、纳米核壳二元结构、多面体等。多孔结构或网络结构包括一维、二维和三维结构，它们相对连续介质材料而言，具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、渗透性好等优点。而相比于一维、二维结构、三维多孔结构或者网络结构具有更大的孔密度，更低的材料相对密度和更高的比表面积等，因此各种性能更加优越。例如2008年中国安徽合肥科学技术大学化学系姜明等制备出了一种海绵状的纳米多孔铂。与普通的铂催化剂相比具有明显提高的电催化活性，其氧化还原峰电流是相应纳米铂修饰电极的四倍。2010年中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的杨胤等得到一种纳米多孔金膜，并将该金膜用于SPR生物传感器实验研究。结果表明，与传统的平面金膜相比，该纳米多孔金膜具有独特的局域表面等离子体共振效应，对生物试剂灵敏度的检测有了一定程度的提高，可以替代传统的平面金膜使用。近些年，天津理工大学新能源材料与低碳技术研究院丁轶教授做了多种贵金属纳米多孔膜，表现出好的催化性能。

目前制备纳米多孔贵金属材料制备方法都比较繁琐，具有很大的局限性。主要的方法是模板法[Angew.Chem.Int.Ed.,2010,49,10101；J.Power Sources,2012,204,244；Electrochem.Commun.,2007,9(5):981]和脱合金法[Adv.Mater.,2018,30,1801152.4；Nat.Commun.,2018,9,4365.5；Angew.Chem.Int.Ed.,2018,57,16131]。现有的模板法制备复杂，成本高，如需要喷金、控制溶液配比等，不适合批量生产；而脱合金法用于制备的纳米通道比较曲折、润湿性较差。另外，采用上述两种方法纳米多孔块体材料的孔壁和组成难以控制，本申请所提供的一种尺度可调的纳米贵金属材料的制备方法尚属首创，该技术成本低廉、易批量化生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有全新思路的孔壁厚可控的贵金属纳米多孔材料的制备方法。并同时提供了由该方法得到贵金属纳米多孔材及其应用。

本发明所提供的技术方案如下：

一种贵金属纳米多孔材料的制备方法，包括以下步骤：

a、取多孔阳极氧化钛膜，将其阻挡层面朝下的悬浮在浓度为1wt％-5wt％的HF水溶液中120-300min，溶解所述阻挡层，得到双通多孔阳极氧化钛膜；

b、以步骤a)得到的所述双通多孔阳极氧化钛膜为工作电极、锂片为对电极组装锂离子电池，然后对电池进行放电，在达到放电截止电位时取出所述的双通多孔阳极氧化钛膜，得到带电双通多孔阳极氧化钛膜；

c、以步骤b)得到的所述带电双通多孔阳极氧化钛膜为模板，将其浸泡在0.01～1mol/L的目标贵金属的盐溶液中进行反应，在双通多孔阳极氧化钛膜中的氧化钛纳米管管壁上原位沉积贵金属，沉积时间为1～30h，得到贵金属复合的双通多孔阳极氧化钛膜；