[发明专利]一种多级孔纳米多孔铜负载氧化亚铜纳米线复合材料及其制备方法

摘要

一种多级孔纳米多孔铜负载氧化亚铜纳米线复合材料，该复合材料为薄带，包括非晶基体、覆盖在非晶基体上的纳米多孔铜以及负载在纳米多孔铜表面的多孔氧化亚铜纳米线。其中，该复合材料横断面为5层，中间芯层为非晶基体，中间芯层两侧表面覆盖着纳米多孔铜，以及在两侧纳米多孔铜表面负载着多孔氧化亚铜纳米线。其中单侧纳米多孔铜层厚6～12μm，韧带宽20～40nm，孔径尺寸15～30nm，单侧纳米线层厚3～12μm，纳米线长5～10μm，宽5～10nm；纳米线上分布着尺寸为0.5～2nm的纳米孔洞。本发明工艺简单、制备周期短；所制备的复合材料拥有良好的机械完整性，可循环重复利用，经济效益得到提高。

主权项

1.一种多级孔纳米多孔铜负载氧化亚铜纳米线复合材料，该复合材料为薄带，包括非晶基体、覆盖在非晶基体上的纳米多孔铜以及负载在纳米多孔铜表面的多孔氧化亚铜纳米线；其中，该复合材料横断面为5层，中间芯层为非晶基体，中间芯层两侧表面覆盖着纳米多孔铜，以及在两侧纳米多孔铜表面负载着多孔氧化亚铜纳米线；所述的非晶基体为Cu_xZr_yTi_zAl_w合金成分，其中x，y，z，w为原子百分比，45≤x≤50，20≤y≤25，25≤z≤30，5≤w≤10且x+y+z+w＝100；其中单侧纳米多孔铜层厚6～12μm，韧带宽20～40nm，孔径尺寸15～30nm，单侧纳米线层厚3～12μm，纳米线长5～10μm，宽5～10nm，每20～30根纳米线团簇成一束；纳米线上分布着尺寸为0.5～2nm的纳米孔洞；所述的多级孔纳米多孔铜负载氧化亚铜纳米线复合材料的制备方法，包括如下步骤：第一步，制备非晶合金薄带按目标成分的配比称取纯Cu、纯Zr、纯Ti和纯Al；清洗后放入真空电弧熔炼炉中熔炼制得Cu‑Zr‑Ti‑Al合金锭，经打磨、清洗后置于石英试管内，将石英试管放入真空甩带机中感应线圈内固定，在高纯氩气保护下进行感应熔炼，将熔融的金属液吹铸形成非晶合金条带；其中：熔炼及甩带真空度为9×10^‑4Pa；吹铸压力为0.5～2.0MPa；吹铸制得的非晶合金条带宽为1.5～2mm，厚度为20～40μm；第二步，将非晶合金薄带进行热处理将上一步得到的非晶合金薄带置于管式炉中，在通氩气的情况下，以5～10℃min^‑1的速度从25℃程序升温至150℃，恒温保持1～3h后，再以5～10℃min^‑1的速度程序升温至250℃，恒温保持1～3h后取出；第三步，脱合金处理制备纳米多孔铜金属将上一步得到的非晶合金带材置于HF腐蚀液中浸泡4～8h，得到纳米多孔铜金属；腐蚀温度为298K恒温，HF腐蚀液浓度为0.01～0.05M；随后在0.1～0.25M的H₂SO₄溶液中浸泡60～90秒；第四步，阳极氧化制备多级孔纳米多孔铜负载氧化亚铜纳米线复合材料将铂电极作为阴极，上一步经过H₂SO₄溶液浸泡的纳米多孔铜金属作为直流电源阳极，进行阳极氧化；将制得的复合材料置于干燥箱中于50～150℃干燥1～2h，得到多级孔纳米多孔铜负载超细氧化亚铜纳米线复合材料；其中，阳极氧化反应中，电解液氢氧化钠和硫酸钠的混合溶液，混合溶液中，NaOH的浓度为0.5～1M，NaOH与Na₂SO₄的摩尔比为2:1；电流密度0.5～20mA cm^‑2，反应时间5～60min，反应温度20～30℃。