CN101596598A - 一种整体连续纳米多孔铜的制备方法 - Google Patents

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本发明涉及一种整体连续纳米多孔铜的制备方法，包括以下步骤：(1)将纯金属铝、铜加热到熔融态，充分搅拌混合成Al－Cu合金液；(2)利用惰性气体将上述合金液快速吹出，使熔融的液态金属在高速旋转的铜辊上快速凝固，制备出合金条带；或者在金属铜模中凝固，制备出合金片或合金棒；(3)将上述制得的合金进行脱合金化处理，然后在蒸馏水中清洗至中性，晾干即制成纳米多孔铜。本发明有益效果是：(1)所制备的纳米多孔铜是整体连续的，也可制备出整体连续的纳米多孔铜块体材料。(2)该方法选用浓度较低的腐蚀溶液即可获得纳米多孔铜，且操作工艺简便，适宜大规模工业生产。(3)可根据母合金的成分和腐蚀溶液的种类，调控纳米多孔铜的结构和尺寸。

Description

一种整体连续纳米多孔铜的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料的制备方法技术领域，具体涉及一种整体连续纳米多孔铜的制备方法。
背景技术
纳米多孔金属是一种特殊的具有纳米尺寸孔洞的材料，其孔径尺寸为几纳米至几十纳米，纳米级的孔径尺寸使其具有更高的比表面积以及其他独特的物理、化学以及力学性能，例如独特的电磁性能、更高的化学活性、更高的强度等。因此，纳米多孔金属具有巨大的应用潜力，目前开展的应用研究主要有催化、激发、传感、表面增强拉曼散射等。目前应用的纳米多孔铜主要是在水汽转化反应中的雷尼铜(U.S.Patent No.1563587)催化剂，其原始合金范围一般铜的含量不超过50wt.％。并且，雷尼铜是非整体性的。由于其主要性质是高的比表面积，因此非整体性对其在催化领域的应用影响较小。2006年，Hayes等人(Hayes，J.R.；Hodge，A.M.；Biener，J.；Hamza，A.V.；Sieradzki，K.J.Mater.Res.2006，21，2611.)利用化学、电化学腐蚀从Mn0.7Cu0.3固溶体中制备了16～125nm的纳米多孔铜，同时，这些纳米多孔铜中都存在裂纹。2007年，Lu Hai-Bo等人(Lu，H.B.；Li，Y.；Wang，F.H.Scripta Mater.2007，56，165.)用盐酸对双相的62Cu-38Zr合金喷镀薄膜进行腐蚀，获得了直径为500nm的均一多孔铜。但是，在相应的块体合金中Zr是无法腐蚀掉的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种整体连续纳米多孔铜的制备方法。该方法成本低、工艺简单、纳米多孔结构可控；制备出的纳米多孔铜是整体连续的；同时可制备出块体的纳米多孔材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
所述的整体连续纳米多孔铜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纯金属铝、铜加热到熔融态，充分搅拌混合成Al-Cu合金液；所述Al-Cu合金液中Cu所占原子百分比为30-55％，其余为Al，Al和Cu的纯度均为＞99.0wt.％。
(2)利用惰性气体将上述合金液快速吹出，使熔融的液态金属在高速旋转的铜辊上快速凝固，制备出合金条带；或者在金属铜模中凝固，制备出合金片或合金棒；所述惰性气体为氮气或氩气，惰性气体的压力为0.05-1MPa；所述液态金属的冷却速度为1～106K/s。
(3)将上述制得的合金进行脱合金化处理，然后在蒸馏水中清洗至中性，晾干即制成纳米多孔铜；所述脱合金化处理的具体过程为：于75～95℃下的盐酸溶液中反应1-4小时；或于氢氧化钠溶液中在室温反应1-5小时，然后将合金在蒸馏水中清洗至中性，再于90℃的盐酸溶液中反应，合金条带的反应时间为1-3小时，合金片或合金棒的反应时间为4-15小时。
所述盐酸溶液的质量百分数为0.1～37％，优选为5％；所述氢氧化钠溶液的质量百分数为1～34％，优选为20％。
制备的合金条带厚度为10～200μm，宽度为1～50mm，长度为0.5～50cm；制备的合金片厚度为1mm、宽度为5mm、长度为1～10cm；制备的合金棒直径为1mm、长度为1～10cm。
本发明的制备方法与现有的纳米多孔铜制备工艺相比，具有以下优点：(1)该方法制备的纳米多孔铜是整体连续的。(2)该方法选用浓度较低的腐蚀溶液即可获得纳米多孔铜，且操作工艺简便，适宜大规模工业生产。(3)该方法可制备出整体连续的纳米多孔铜块体材料。(4)本方法可根据母合金的成分和腐蚀溶液的种类，调控纳米多孔铜的结构和尺寸。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
(1)按照原子百分比30％Cu，其余为Al的配比，将Al-Cu合金放入熔炼炉中加热到熔融状态，经过充分搅拌使其合金化。用氩气将熔融的液体在0.1MPa压力下快速吹出，在高速旋转的铜辊上快速凝固，冷却速度为103-105K/s，获得厚度为20～40微米，宽度为2～5毫米，长度为1～5厘米的合金条带。
(2)在85℃下的5wt.％盐酸溶液中反应1小时，至没有明显的反应气泡产生，停止加热。
(3)将反应后的产品收集，用蒸馏水反复冲洗至化学腐蚀溶液完全洗净(广泛pH试纸检验冲洗蒸馏水呈中性)。然后在25℃下晾干并保存。该样品呈多孔分布，由100～1000nm的颗粒组成。
实施例二
(1)按照原子百分比40％Cu，其余为Al的配比，将Al-Cu合金放入熔炼炉中加热到熔融状态，经过充分搅拌使其合金化。用氮气将熔融的液体在0.5MPa压力下快速吹出，在高速旋转的铜辊上激冷，冷却速度为104-105K/s，获得厚度为30～50微米，宽度为2～5毫米，长度为5～20厘米的合金条带。
(2)在95℃下的10wt.％盐酸溶液中反应2小时，没有明显的反应气泡产生，停止加热。
(3)将反应后的产品收集，用蒸馏水反复冲洗至化学腐蚀溶液完全洗净(广泛pH试纸检验冲洗蒸馏水呈中性)。然后在25℃下晾干并保存。该纳米多孔铜由100～200nm的纳米颗粒和100～300nm的韧带组成。
实施例三
(1)按照原子百分比40％Cu，其余为Al的配比，将Al-Cu合金放入熔炼炉中加热到熔融状态，经过充分搅拌使其合金化。用氩气将熔融的液体在1MPa压力下快速吹出，使熔融的液态金属在金属铜模中凝固，冷却速度为1-102K/s，制备出厚度为1mm、宽为5mm的合金片、长度为4cm，或者直径为1mm、长度为6cm的合金棒。
(2)在室温下于20wt.％氢氧化钠溶液中反应5小时，然后将合金在蒸馏水中洗至中性，再与5wt.％盐酸溶液在90℃反应15小时。
(3)将反应后的产品收集，用蒸馏水反复冲洗至化学腐蚀溶液完全洗净(广泛pH试纸检验冲洗蒸馏水呈中性)。然后在25℃下晾干并保存。该多孔铜的孔径韧带分布为200～500nm。
实施例四
(1)按照原子百分比55％Cu，其余为Al的配比，将Al-Cu合金放入熔炼炉中。将合金加热到熔融状态，经过充分搅拌使其合金化。用氮气将熔融的液体在0.05MPa压力下快速吹出，在高速旋转的铜辊上激冷，冷却速度为103-104K/s，获得厚度为30～50微米，宽度为2～5毫米，长度为5～20厘米的合金条带。
(2)在室温下于34wt.％氢氧化钠溶液反应2小时，然后将合金在蒸馏水中洗至中性，再与0.1wt.％盐酸溶液在90℃反应3小时。
(3)将反应后的产品收集，用蒸馏水反复冲洗至化学腐蚀溶液完全洗净(广泛pH试纸检验冲洗蒸馏水呈中性)。然后在25℃下晾干并保存。该多孔铜的孔径韧带分布为300～500nm。
实施例五
除反应温度为75℃，腐蚀溶液为0.1wt.％盐酸，反应时间为4小时外，其他操作同实施例一。该多孔铜的孔径韧带分布为100～700nm。
实施例六
除反应温度为95℃，腐蚀溶液为37wt.％盐酸，反应时间为1小时外，其他操作同实施例一。该多孔铜的孔径韧带分布为300～1000nm。
实施例七
除氢氧化钠溶液为1wt.％，盐酸溶液为37wt.％外，其他操作同实施例三。该多孔铜的孔径韧带分布为200～500nm。

Claims (8)

1.一种整体连续纳米多孔铜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将纯金属铝、铜加热到熔融态，充分搅拌混合成Al-Cu合金液；
(2)利用惰性气体将上述合金液快速吹出，使熔融的液态金属在高速旋转的铜辊上快速凝固，制备出合金条带；或者在金属铜模中凝固，制备出合金片或合金棒；
(3)将上述制得的合金进行脱合金化处理，然后在蒸馏水中清洗至中性，晾干即制成纳米多孔铜。
2.根据权利要求1所述的纳米多孔铜的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述Al-Cu合金液中Cu所占原子百分比为30-55％，其余为Al。
3.根据权利要求1或2所述的纳米多孔铜的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述脱合金化处理过程为：于75～95℃下的盐酸溶液中反应1-4小时；或先于氢氧化钠溶液，在室温下反应1-5小时，然后将合金在蒸馏水中清洗至中性，再于90℃的盐酸溶液中反应，合金条带的反应时间为1-3小时，合金片或合金棒的反应时间为4-15小时。
4.根据权利要求3所述的纳米多孔铜的制备方法，其特征在于：所述盐酸溶液的质量百分数为0.1～37％；所述氢氧化钠溶液的质量百分数为1～34％。
5.根据权利要求1或2所述的纳米多孔铜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述惰性气体为氮气或氩气，惰性气体的压力为0.05-1MPa。
6.根据权利要求1或2所述的纳米多孔铜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中液态合金的冷却速度为1～106K/s。
7.根据权利要求4所述的纳米多孔铜的制备方法，其特征在于：所述盐酸溶液的质量百分数为5％；所述氢氧化钠溶液的质量百分数为20％。
8.根据权利要求1或2所述的纳米多孔铜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中制备的合金条带厚度为10～200μm，宽度为1～50mm，长度为0.5～50cm；制备的合金片厚度为1mm、宽度为5mm、长度为1～10cm；制备的合金棒直径为1mm、长度为1～10cm。
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Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102296349A (zh) * 2011-07-06 2011-12-28 上海大学 表面增强拉曼散射活性的纳米多孔金属基底的去合金化制备方法
CN101956090B (zh) * 2010-02-04 2012-01-11 西安理工大学 一种采用Cu-Zn合金制备纳米多孔铜的方法
CN102363217A (zh) * 2011-10-26 2012-02-29 济南大学 一种纳米多孔铜粉末的制备方法
CN102766893A (zh) * 2012-07-24 2012-11-07 上海交通大学 一种可图形化纳米多孔铜的制备方法
CN102943187A (zh) * 2012-11-19 2013-02-27 河北工业大学 纳米多孔铜的制备方法
CN103290247A (zh) * 2013-05-27 2013-09-11 四川大学 孔径呈梯度变化的纳米多孔金属材料及其制备方法
CN103343253A (zh) * 2013-07-03 2013-10-09 河北工业大学 一种制备纳米多孔铜的方法
CN104057099A (zh) * 2014-06-09 2014-09-24 上海交通大学 一种超薄纳米多孔铜箔的制备方法
CN104057098A (zh) * 2014-06-09 2014-09-24 上海交通大学 一种微纳米结构多孔铜粉的制备方法
CN104992985A (zh) * 2015-07-07 2015-10-21 深圳市华星光电技术有限公司 薄膜晶体管及其制造方法、阵列基板
CN105063399A (zh) * 2015-07-17 2015-11-18 济南大学 以铸造合金为前驱体的脱合金法制备纳米多孔金属的方法
CN105543531A (zh) * 2016-01-04 2016-05-04 武汉理工大学 一种去合金化制备微米纳米多孔铜块体的方法
CN105648260A (zh) * 2016-01-04 2016-06-08 武汉理工大学 一种铜铁合金去合金化制备微米多孔金属铜块体的方法
CN107385372A (zh) * 2017-08-02 2017-11-24 山东大学 一种纳米结构过渡金属薄膜的制备方法
CN109524434A (zh) * 2017-09-20 2019-03-26 上海和辉光电有限公司 一种背贴材料结构、制备方法及其柔性显示面板
CN110146531A (zh) * 2019-05-22 2019-08-20 中山大学 一种大尺寸双连续多孔泡沫铋及其制备方法
CN111218578A (zh) * 2020-01-10 2020-06-02 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种纳米受限体系及其模板与制备方法
CN112108158A (zh) * 2020-10-17 2020-12-22 左海珍 一种电化学沉积Pt-多孔铜基晶须催化剂材料的制备方法
CN113454251A (zh) * 2018-12-18 2021-09-28 赛莫必乐公司 用作电极的具有分层结构的大面积铜纳米泡沫
CN114150317A (zh) * 2021-12-09 2022-03-08 上海大学 一种抗氧化的铜基表面增强拉曼散射基底的制备方法

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101956090B (zh) * 2010-02-04 2012-01-11 西安理工大学 一种采用Cu-Zn合金制备纳米多孔铜的方法
CN102296349A (zh) * 2011-07-06 2011-12-28 上海大学 表面增强拉曼散射活性的纳米多孔金属基底的去合金化制备方法
CN102363217A (zh) * 2011-10-26 2012-02-29 济南大学 一种纳米多孔铜粉末的制备方法
CN102766893A (zh) * 2012-07-24 2012-11-07 上海交通大学 一种可图形化纳米多孔铜的制备方法
CN102766893B (zh) * 2012-07-24 2014-12-10 上海交通大学 一种可图形化纳米多孔铜的制备方法
CN102943187B (zh) * 2012-11-19 2014-08-13 河北工业大学 纳米多孔铜的制备方法
CN102943187A (zh) * 2012-11-19 2013-02-27 河北工业大学 纳米多孔铜的制备方法
CN103290247B (zh) * 2013-05-27 2016-01-20 四川大学 孔径呈梯度变化的纳米多孔金属材料及其制备方法
CN103290247A (zh) * 2013-05-27 2013-09-11 四川大学 孔径呈梯度变化的纳米多孔金属材料及其制备方法
CN103343253A (zh) * 2013-07-03 2013-10-09 河北工业大学 一种制备纳米多孔铜的方法
CN103343253B (zh) * 2013-07-03 2015-09-02 河北工业大学 一种制备纳米多孔铜的方法
CN104057098A (zh) * 2014-06-09 2014-09-24 上海交通大学 一种微纳米结构多孔铜粉的制备方法
CN104057099A (zh) * 2014-06-09 2014-09-24 上海交通大学 一种超薄纳米多孔铜箔的制备方法
CN104992985B (zh) * 2015-07-07 2018-08-21 深圳市华星光电技术有限公司 薄膜晶体管及其制造方法、阵列基板
CN104992985A (zh) * 2015-07-07 2015-10-21 深圳市华星光电技术有限公司 薄膜晶体管及其制造方法、阵列基板
US9917208B2 (en) 2015-07-07 2018-03-13 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Thin film transistor and method for manufacturing the same, and array substrate
CN105063399A (zh) * 2015-07-17 2015-11-18 济南大学 以铸造合金为前驱体的脱合金法制备纳米多孔金属的方法
CN105543531A (zh) * 2016-01-04 2016-05-04 武汉理工大学 一种去合金化制备微米纳米多孔铜块体的方法
CN105648260A (zh) * 2016-01-04 2016-06-08 武汉理工大学 一种铜铁合金去合金化制备微米多孔金属铜块体的方法
CN105648260B (zh) * 2016-01-04 2017-11-17 武汉理工大学 一种铜铁合金去合金化制备微米多孔金属铜块体的方法
CN107385372A (zh) * 2017-08-02 2017-11-24 山东大学 一种纳米结构过渡金属薄膜的制备方法
CN109524434A (zh) * 2017-09-20 2019-03-26 上海和辉光电有限公司 一种背贴材料结构、制备方法及其柔性显示面板
CN113454251A (zh) * 2018-12-18 2021-09-28 赛莫必乐公司 用作电极的具有分层结构的大面积铜纳米泡沫
CN110146531A (zh) * 2019-05-22 2019-08-20 中山大学 一种大尺寸双连续多孔泡沫铋及其制备方法
CN111218578A (zh) * 2020-01-10 2020-06-02 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种纳米受限体系及其模板与制备方法
CN111218578B (zh) * 2020-01-10 2021-06-22 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种纳米受限体系及其模板与制备方法
CN112108158A (zh) * 2020-10-17 2020-12-22 左海珍 一种电化学沉积Pt-多孔铜基晶须催化剂材料的制备方法
CN112108158B (zh) * 2020-10-17 2022-08-26 广东创新发铜业有限公司 一种电化学沉积Pt-多孔铜基晶须催化剂材料的制备方法
CN114150317A (zh) * 2021-12-09 2022-03-08 上海大学 一种抗氧化的铜基表面增强拉曼散射基底的制备方法

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