多孔金的形成与演化

摘要

多孔金属材料是一种兼具功能和结构双重属性的新型工程材料，不仅保留了金属的可焊性、延展性、导电性等特性，还具有其它多孔材料具有的质轻、比表面积高等特点，非常适合用来分离、催化、传感器等的基底材料，因此制备导电性良好的多孔金属材料显得非常重要。多孔金可以间接通过倒模/复制其他纳米多孔材料及其它方法来获得，但是从实用角度看这些方法成本高，效率低。本论文采用了一种简单易控制的方法一去合金化法制备多孔金并探讨它的演化过程。 去合金化是一个腐蚀过程，简单的讲去合金化过程就是从两元或多元合金中选择性的溶解一种活性较高的金属元素，从而形成了富含另一种金属元素的多孔海绵体。去合金化法形成的多孔金属具备许多不同于其他多孔材料的结构性能。它具有单晶、多孔、孔径连续可调、结构稳定、材料宏观形态和尺寸灵活可控等特点，将有望在航空航天、交通运输、石油化工、冶金机械等领域得到广泛的应用。 通过室温下在硝酸中自由腐蚀金银合金，成功制备了各向同性双连续结构纳米多孔金。虽然在硝酸中自由腐蚀金银合金可以简单制备多孔金，但是在硝酸中金原子的扩散比较快，孔径很容易粗化，因此通过自由腐蚀只能得到大于10nm的多孔金，而更小孔径的多孔金无法得到。在浓硝酸中加一定电压可以进一步加快银的腐蚀，在较短的时间内就可得到5nm左右的多孔金。在其它无任何毒副作用的离子溶液如硝酸钾溶液中通过电化学腐蚀可以得到孔径2nm左右的多孔金。 不同的应用领域对孔径有不同的要求，电解液中金的快速表面扩散赋予了多孔金独特的能力具有多孔性，可通过简单的后处理来调节孔径大小。可以通过简单改变腐蚀时间、温度、电压、电解质溶液，退火温度等因素得到小至2nm大到几百纳米的多孔金，并从中总结出一定的规律，力图实现纳米多孔金形貌的控制。 在微流体领域，多层次孔径材料可以起到提高探测速率和影响灵敏度的作用，在生物方面多层次孔径材料又可用来分离。通过腐蚀和退火相结合的方法制备了多层次孔。并且多层次孔中的任一部分孔径我们都可以通过不同腐蚀时间、腐蚀温度、退火时间及退火温度等条件来任意改变，从而得到各种孔径分布的多层次孔。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第一章绪论

1.1纳米科技的提出及发展状况

1.2纳米材料的特性

1.3多孔材料简介

1.4典型多孔金制备方法

1.5本论文的研究目的及设想

参考文献

第二章多孔金的制备

2.1试剂

2.2实验仪器：

2.3多孔金的制备

本章小结

参考文献

第三章多孔金的演化

3.1腐蚀时间对多孔金孔径的影响

3.2腐蚀温度对多孔金孔径的影响

3.3退火温度对多孔金孔径的影响

本章小结

参考文献

第四章复杂孔的制备和多孔金壁厚计算程序的设计

4.1复杂孔的制备

4.2多孔金壁厚的计算

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文