CN115896526A - 一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法、纳米多孔金及应用 - Google Patents
一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法、纳米多孔金及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115896526A CN115896526A CN202211494484.0A CN202211494484A CN115896526A CN 115896526 A CN115896526 A CN 115896526A CN 202211494484 A CN202211494484 A CN 202211494484A CN 115896526 A CN115896526 A CN 115896526A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gold
- morphology
- nanoporous
- regulating
- dealloying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010931 gold Substances 0.000 title claims abstract description 130
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 88
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 4
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 claims 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 19
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 19
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 18
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract description 8
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007783 nanoporous material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
本发明公开了一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，涉及纳米多孔材料制备技术领域，包括如下步骤：步骤S1、Al2Au前驱体合金的制备：将铝和金按照原子百分比为2:1混合，熔炼，冷却成型至室温，得到Al2Au原始合金铸锭；将铸锭切割成小块，甩带，得到Al2Au合金薄片；步骤S2、常温常压下，将Al2Au合金薄片浸泡于0.3～0.5mol/LHCl溶液中，浸泡时间为200～240s；步骤S3、常温常压下，将Al2Au合金薄片取出后浸泡于0.01～0.03mol/LHCl溶液中，浸泡时间为20～360min。本发明前200～240s使用0.5mol/LHCl溶液腐蚀，将合金表面初始态金全部转化为中间态金，保证后续生成的孔结构均匀；随后使用0.01mol/LHCl溶液腐蚀，使中间态金转化为多孔态金，较低HCl浓度是为了抑制孔结构的粗化，使多孔形貌变得更加均匀。
Description
技术领域
本发明涉及纳米多孔材料制备技术领域，尤其涉及一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法、纳米多孔金及应用。
背景技术
脱合金是制备纳米多孔金属最常用的方法之一，其本质是一种选择性腐蚀现象，在腐蚀过程中，合金中较活泼元素被溶解，较惰性元素留下并通过表面扩散作用形成多孔结构。为了对所得属的形貌进行灵活调控，研究人员研究了前驱体合金，腐蚀介质、温度对多孔形貌的影响，开发出了一系列脱合金工艺参数。目前脱合金领域研究最多的Ag、Au合金，其脱合金前后的晶格结构保持不变，其Ag原子溶解、Au原子重新排列的过程不会引入额外的自由能，脱合金过程是连续的过程。而金属间化合物Al2Au，其脱合金前后的晶格结构发生了很大的变化，结构变化导致的自由能变化则会使得脱合金过程存在阶段性。在目前所有的脱合金方法中，还没有出现将脱合金过程分阶段，每个阶段使用不同工艺参数的脱合金方法，即分段控制脱合金法。理论上，分段控制脱合金法的实现将为脱合金过程的调控增添新的维度。
因此，亟需找到脱合金过程中具有鲜明物理含义的阶段性节点，分段控制纳米多孔金属的形成。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法。
在一些可选实施例中，调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，包括如下步骤：
步骤S1、Al2Au前驱体合金的制备：将铝和金按照原子百分比为2:1混合，熔炼，冷却成型至室温，得到Al2Au原始合金铸锭；将铸锭切割成小块，甩带，得到Al2Au合金薄片；
步骤S2、常温常压下，将步骤S1得到的Al2Au合金薄片浸泡于0.3～0.5mol/LHCl溶液中，浸泡时间为200～240s；
步骤S3、常温常压下，将经步骤S2处理后的Al2Au合金薄片取出后浸泡于0.01～0.03mol/LHCl溶液中，浸泡时间为20～360min，获得调控后的纳米多孔金。
可选地，步骤S2中，HCl溶液的浓度为0.5mol/L；步骤S3中，HCl溶液的浓度为0.01mol/L。
可选地，步骤S1中，所述熔炼的步骤，重复两次。
可选地，步骤S1中，所述铝的纯度为99.99wt％，金的纯度为99.99wt％，铝和金均为块状。
可选地，步骤S1中，所述甩带的步骤，采用单辊甩带法进行甩带，甩带机转速为14.7m/s。
可选地，所述单个Al2Au合金薄片的厚度为20～35微米，质量小于0.5毫克，因此，即使是0.01mol/L的HCl溶液(500ml)也完全过量，实验时仅需考虑溶质传输问题，但溶质传输问题在大多数科研实验中忽略不计。
可选地，步骤S2中，浸泡时间为240s。
可选地，步骤S3中，浸泡时间为20min。
可选地，步骤S1和S2之间，将Al2Au合金薄片用去离子水清洗3～5次。
可选地，步骤S3之后，还包括清洗和干燥。其中，清洗采用丙酮冲洗，干燥为常温下在真空干燥箱干燥2h。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种利用上述方法制备的纳米多孔金。
可选地，所述纳米多孔金孔径为40～100nm，孔隙率为45～60％。
可选地，所述纳米多孔金韧带尺寸为25～30nm。一方面，成孔阶段在0.01mol/LHCl溶液下进行腐蚀，Cl离子浓度低，延缓了表面Au原子的扩散速度，Au原子扩散距离变短，使韧带变小；另一方面，由于使用了0.5mol/L HCl溶液进行了预腐蚀，表面大部分Au原子处于中间态，均匀性好，进一步使得Au原子扩散距离变短。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种纳米多孔金的应用。
在一些可选实施例中，所述纳米多孔金作为葡萄糖的氧化催化剂。
可选地，所述纳米多孔金作为葡萄糖的氧化催化剂时，纳米多孔金的添加量为0.1～0.3mg/cm2。
在一些可选实施例中，所述纳米多孔金作为拉曼增强材料。
本发明的有益效果是，
1、本发明基于金属间化合物脱合金过程阶段性节点的存在对脱合金条件灵活控制，进而在低浓度腐蚀条件下对Al2Au脱合金得到更细、更均匀的纳米多孔金结构。在第一阶段，合金的表面状态由初始态转化为中间态，腐蚀速度越快、腐蚀进行的越均匀，中间态的占比越高；而在脱合金的第二阶段，合金表面状态由中间态和残余初始态转变为多孔态，中间态占比越高、腐蚀速度越慢，孔径越细小越均匀。样品表面在脱合金第一阶段中间态转化率越高，进入第二阶段后所形成的多孔结构就越均匀。脱合金第一阶段中，初始态向中间态的转化率随腐蚀液浓度的提高而提高，然而腐蚀液浓度越高，第二阶段所形成的的多孔结构就容易粗化。因此为了得到均匀且细密的多孔结构，本发明提出，脱合金第一阶段使用高浓度腐蚀液并严格控制腐蚀时间，使表面的腐蚀更快、更均匀、产生更多的中间态；后续在第二阶段，应使用低浓度盐酸进行腐蚀，使表面孔结构生成的更加细密、均匀。本发明设计的分段控制脱合金法中，前200～240s使用0.5mol/L HCl溶液进行腐蚀，将合金表面的初始态金全部转化为中间态金，保证后续生成的孔结构的均匀性；随后使用0.01mol/L HCl溶液进行腐蚀，使中间态金转化为多孔态金，使用较低的HCl浓度是为了抑制孔结构的粗化，使多孔形貌变得更加均匀。传统脱合金法多辅以加热手段来提升脱合金速度，但这会导致脱合金后的多孔结构在高温的作用下发生粗化，比表面积降低；而不加热的话，腐蚀速度相对较慢，多孔结构虽会细化，但将出现不均匀的现象。所以，脱合金过程中，难以同时保证多孔结构的尺寸和均匀性。本发明使用的分阶段脱合金法，使样品在不加热的条件下，也能均匀的被腐蚀，并得到细密的纳米多孔金。
2、本发明依据脱合金分阶段理论建立起来的分阶段脱合金法，不仅可以制备出更细密更均匀的的多孔结构，更是首次实现了时间维度上的控制手段，极大丰富了现有的脱合金策略。引入时间维度上的控制，相当于为现有的脱合金策略做了一个乘法。
附图说明
图1为本发明一实施例示出的Al2Au在不同浓度HCl溶液浸泡下的表面形貌，其中，(a)为0.5mol/L HCl溶液，浸泡600s；(b)为0.01mol/L HCl溶液，浸泡1200s；(c)为采用本发明实施例1的方法处理Al2Au；
图2为本发明示出的Al2Au在不同浓度HCl条件下Au元素的化学态转变过程图，其中，①为初始态→中间态，②为中间态→多孔态；
图3为本发明一实施例示出的Al2Au的表面形貌，其中，(a)为采用本发明实施例1的方法脱合金化Al2Au表面，(b)为常温常压条件下0.01mol/LHCl溶液单歩脱合金化1h后的Al2Au表面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，依次包括如下步骤：
步骤S1、Al2Au前驱体合金的制备：将铝和金按照原子百分比为2:1混合，熔炼，冷却成型至室温，得到Al2Au原始合金铸锭；将铸锭切割成小块，甩带，得到Al2Au合金薄片；
步骤S2、常温常压下，将步骤S1得到的Al2Au合金薄片浸泡于0.3～0.5mol/L HCl溶液中，浸泡时间为240s；
步骤S3、将步骤S2得到的Al2Au合金薄片用去离子水清洗3～5次；
步骤S4、常温常压下，将经步骤S3处理后的Al2Au合金薄片取出后浸泡于0.01～0.03mol/LHCl溶液中，浸泡时间为20min，获得调控后的纳米多孔金；
步骤S5、将步骤S4得到的纳米多孔金清洗、干燥，其中，清洗采用丙酮冲洗，干燥为常温下在真空干燥箱干燥2h。
可选地，所述单个合金薄片的厚度20～35微米，质量小于0.5毫克。
在现有技术中，(1)技术人员在脱合金过程中采用加热方式，而本申请选择常温下进行，原因在于，加热使脱合金反应的第一阶段和第二阶段都加速进行，而第一阶段通长时间较短，如图2所示，加热会增加对第一阶段反应的控制难度，因此本发明选择使用常温常压条件。(2)在脱合金过程中，HCl溶液对铝的腐蚀更好控制，硝酸容易出现钝化问题，因为本发明研究分段控制Al2Au脱合金，选择采用HCl溶液。
使用传统脱合金法对Al2Au脱合金，在浓度大于等于0.25mol/L的HCl溶液中，Al元素脱出速度较快，很难掌控脱合金时间，孔结构在生成后将迅速粗化，如图1(a)，现有技术中有采用浓度为5wt.％盐酸溶液，其得到的韧带尺寸已经超过100nm，孔结构形成后会迅速粗化；在浓度低于等于0.05mol/L的HCl溶液中，多孔结构生成后粗化速度很慢，可以保持较小的孔径与韧带尺寸，但由于Al元素脱出速度慢，表面将残余较多含Al腐蚀产物，并且生成的孔结构的孔径尺寸不均匀，如图1(b)。而使用本发明的分段控制法脱合金后，得到的纳米多孔结构如图1(c)，得到的韧带尺寸为30nm左右，既没有出现传统方法中高浓度HCl腐蚀后产生的粗化现象，又没有出现低浓度HCl腐蚀条件下孔径尺寸不均匀和铝残留的现象。
如图3所示，与(b)采用传统脱合金方法相比，(a)采用本发明方法脱合金化的纳米多孔金，孔貌更加均匀。这是因为，经过0.5mol/L HCl溶液预先腐蚀的Al2Au，其表面的金元素化学态由最初Al2Au(I)和Al2Au(II)混合态转变为Al2Au(II)占主导的的状态，后续使用0.01mol/L HCl溶液的脱合金过程只发生由Al2Au(II)态向纯金态转变的变化，因此得到的多孔形貌孔径较为均匀；而在单使用0.01mol/L HCl溶液的过程中，Al2Au表面的Au元素由Al2Au(I)和Al2Au(II)混合态直接向纯金态进行转变，Al2Au(I)态转变速度较慢，表面的孔径尺寸与韧带尺寸变得不均匀。
将本发明实施例1得到的纳米多孔金用于葡萄糖的氧化催化，纳米多孔金的添加量为0.2mg/cm2，结果葡萄糖的起始氧化电位可达到-0.78VvsSCE，呈纳米多孔结构存在的金，孔径越细密，其平均配位数越低、比表面积越大、表面能越高，将越有利于葡萄糖吸附氧化所需克服的能垒的降低、氧化电位下降，电流密度上升。
以R6G作为探针分子，配制10-7mol/L浓度的探针分子溶液，以将本发明实施例1得到的纳米多孔金作为基底，增强因子可达到5×105。原因在于，纳米多孔金结构比表面积大、表面能高、金原子平均配位数低，可以吸附众多目标分子，提高增强因子。
实施例2
一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，依次包括如下步骤：
步骤S1、Al2Au前驱体合金的制备：将铝和金按照原子百分比为2:1混合，熔炼，冷却成型至室温，得到Al2Au原始合金铸锭；将铸锭切割成小块，甩带，得到Al2Au合金薄片；
步骤S2、常温常压下，将步骤S1得到的Al2Au合金薄片浸泡于0.3～0.5mol/LHCl溶液中，浸泡时间为200s；
步骤S3、将步骤S2得到的Al2Au合金薄片用去离子水清洗3～5次；
步骤S4、常温常压下，将经步骤S3处理后的Al2Au合金薄片取出后浸泡于0.01～0.03mol/LHCl溶液中，浸泡时间为60min，获得调控后的纳米多孔金；
步骤S5、将步骤S4得到的纳米多孔金清洗、干燥，其中，清洗采用丙酮冲洗，干燥为常温下在真空干燥箱干燥2h。
可选地，所述单个合金薄片的厚度20～35微米，质量小于0.5毫克。
实施例3
一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，依次包括如下步骤：
步骤S1、Al2Au前驱体合金的制备：将铝和金按照原子百分比为2:1混合，熔炼，冷却成型至室温，得到Al2Au原始合金铸锭；将铸锭切割成小块，甩带，得到Al2Au合金薄片；
步骤S2、常温常压下，将步骤S1得到的Al2Au合金薄片浸泡于0.3～0.5mol/LHCl溶液中，浸泡时间为220s；
步骤S3、将步骤S2得到的Al2Au合金薄片用去离子水清洗3～5次；
步骤S4、常温常压下，将经步骤S3处理后的Al2Au合金薄片取出后浸泡于0.01～0.03mol/LHCl溶液中，浸泡时间为180min，获得调控后的纳米多孔金；
步骤S5、将步骤S4得到的纳米多孔金清洗、干燥，其中，清洗采用丙酮冲洗，干燥为常温下在真空干燥箱干燥2h。
可选地，所述单个合金薄片的厚度20～35微米，质量小于0.5毫克。
实施例4
一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，依次包括如下步骤：
步骤S1、Al2Au前驱体合金的制备：将铝和金按照原子百分比为2:1混合，熔炼，冷却成型至室温，得到Al2Au原始合金铸锭；将铸锭切割成小块，甩带，得到Al2Au合金薄片；
步骤S2、常温常压下，将步骤S1得到的Al2Au合金薄片浸泡于0.3～0.5mol/L HCl溶液中，浸泡时间为200s；
步骤S3、将步骤S2得到的Al2Au合金薄片用去离子水清洗3～5次；
步骤S4、常温常压下，将经步骤S3处理后的Al2Au合金薄片取出后浸泡于0.01～0.03mol/LHCl溶液中，浸泡时间为180min，获得调控后的纳米多孔金；
步骤S5、将步骤S4得到的纳米多孔金清洗、干燥，其中，清洗采用丙酮冲洗，干燥为常温下在真空干燥箱干燥2h。
可选地，所述单个合金薄片的厚度20～35微米，质量小于0.5毫克。
实施例5
一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，依次包括如下步骤：
步骤S1、Al2Au前驱体合金的制备：将铝和金按照原子百分比为2:1混合，熔炼，冷却成型至室温，得到Al2Au原始合金铸锭；将铸锭切割成小块，甩带，得到Al2Au合金薄片；
步骤S2、常温常压下，将步骤S1得到的Al2Au合金薄片浸泡于0.3～0.5mol/L HCl溶液中，浸泡时间为240s；
步骤S3、将步骤S2得到的Al2Au合金薄片用去离子水清洗3～5次；
步骤S4、常温常压下，将经步骤S3处理后的Al2Au合金薄片取出后浸泡于0.01～0.03mol/LHCl溶液中，浸泡时间为360min，获得调控后的纳米多孔金；
步骤S5、将步骤S4得到的纳米多孔金清洗、干燥，其中，清洗采用丙酮冲洗，干燥为常温下在真空干燥箱干燥2h。
可选地，所述单个合金薄片的厚度20～35微米，质量小于0.5毫克。
本发明对脱合金过程中惰性元素Au的化学态变化进行追踪，发现Au元素在形成孔结构的过程中，经历了从初始态到中间态、再从中间态转化为多孔态两个阶段的转变，如图2所示。在0.5mol/L HCl溶液腐蚀条件下，Au元素转变过程具有明显的阶段性特征，初始态到中间态的转化趋势明确、转变速度快、比重高；而0.01mol/L HCl溶液中，由于腐蚀速度慢且不均匀，Au元素同时发生从初始态到中间态、从中间态到多孔态的转化，阶段性特征不明显，影响孔结构的均匀性。因此在本发明设计的分段控制脱合金法中，前200～240s使用0.5mol/LHCl溶液进行腐蚀，将合金表面的初始态金全部转化为中间态金，保证后续生成的孔结构的均匀性；随后使用0.01mol/L HCl溶液进行腐蚀，使中间态金转化为多孔态金，使用较低的HCl浓度是为了抑制孔结构的粗化。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (16)
1.一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、将铝和金按照原子百分比为2:1混合，熔炼，冷却成型至室温，得到Al2Au原始合金铸锭；将铸锭切割成小块，甩带，得到Al2Au合金薄片；
步骤S2、常温常压下，将步骤S1得到的Al2Au合金薄片浸泡于0.3～0.5mol/L HCl溶液中，浸泡时间为200～240s；
步骤S3、常温常压下，将经步骤S2处理后的Al2Au合金薄片取出后浸泡于0.01～0.03mol/LHCl溶液中，浸泡时间为20～360min，获得调控后的纳米多孔金。
2.如权利要求1所述的一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，其特征在于，
步骤S2中，HCl溶液的浓度为0.5mol/L；
步骤S3中，HCl溶液的浓度为0.01mol/L。
3.如权利要求1所述的一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，其特征在于，步骤S1中，所述熔炼的步骤，重复两次。
4.如权利要求1所述的一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，其特征在于，步骤S1中，所述铝的纯度为99.99wt％，金的纯度为99.99wt％，铝和金均为块状。
5.如权利要求1所述的一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，其特征在于，步骤S1中，所述甩带的步骤，采用单辊甩带法进行甩带，甩带机转速为14.7m/s。
6.如权利要求1所述的一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，其特征在于，所述单个Al2Au合金薄片的厚度为20～35微米，质量小于0.5毫克。
7.如权利要求1所述的一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，其特征在于，步骤S2中，浸泡时间为240s。
8.如权利要求1所述的一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，其特征在于，步骤S3中，浸泡时间为20min。
9.如权利要求1所述的一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，其特征在于，步骤S1和S2之间，将Al2Au合金薄片用去离子水清洗3～5次。
10.如权利要求1所述的一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法，其特征在于，步骤S3之后，还包括清洗和干燥。
11.一种纳米多孔金，其特征在于，利用权利要求1至10任一项所述的分段控制脱合金法制备。
12.如权利要求11所述的一种纳米多孔金，其特征在于，所述纳米多孔金孔径为40～100nm，孔隙率为45～60％。
13.如权利要求11所述的一种纳米多孔金，其特征在于，所述纳米多孔金韧带尺寸为25～30nm。
14.一种如权利要求11至13任一项所述的纳米多孔金的应用，其特征在于，所述纳米多孔金作为葡萄糖的氧化催化剂。
15.一种如权利要求11至13任一项所述的纳米多孔金的应用，其特征在于，所述纳米多孔金作为葡萄糖的氧化催化剂时，纳米多孔金的添加量为0.1～0.3mg/cm2。
16.一种如权利要求11至13任一项所述的纳米多孔金的应用，其特征在于，所述纳米多孔金作为拉曼增强材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211494484.0A CN115896526A (zh) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | 一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法、纳米多孔金及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211494484.0A CN115896526A (zh) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | 一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法、纳米多孔金及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115896526A true CN115896526A (zh) | 2023-04-04 |
Family
ID=86493005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211494484.0A Pending CN115896526A (zh) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | 一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法、纳米多孔金及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115896526A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070092727A1 (en) * | 2004-06-01 | 2007-04-26 | Ceratizit Austria Gesellschaft Mbh | Wear part formed of a diamond-containing composite material, and production method |
| CN101514407A (zh) * | 2009-03-31 | 2009-08-26 | 山东大学 | 一种纳米多孔金的制备方法 |
| 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 |
| CN105107499A (zh) * | 2015-09-22 | 2015-12-02 | 西北有色金属研究院 | 具有小孔径大比表面积的掺杂型纳米多孔金的制备方法 |
| CN108085530A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-05-29 | 山东大学 | 一种调控纳米多孔金微观结构的方法 |
-
2022
- 2022-11-25 CN CN202211494484.0A patent/CN115896526A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070092727A1 (en) * | 2004-06-01 | 2007-04-26 | Ceratizit Austria Gesellschaft Mbh | Wear part formed of a diamond-containing composite material, and production method |
| CN101514407A (zh) * | 2009-03-31 | 2009-08-26 | 山东大学 | 一种纳米多孔金的制备方法 |
| 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 |
| CN105107499A (zh) * | 2015-09-22 | 2015-12-02 | 西北有色金属研究院 | 具有小孔径大比表面积的掺杂型纳米多孔金的制备方法 |
| CN108085530A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-05-29 | 山东大学 | 一种调控纳米多孔金微观结构的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 赵玉辉;冯秀娟;山本嘉则;包明;: "纳米多孔金催化有机反应研究进展", 分子科学学报, no. 05 * |
| 闫芝成: ""Ag（Al）-Au合金在酸性溶液中的脱合金机理研究"" * |
| 闫芝成: "Ag（Al）-Au合金在酸性溶液中的脱合金机理研究", pages 39 - 41 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9610566B2 (en) | Method of forming a catalyst with an atomic layer of platinum atoms | |
| Zhang et al. | On the electrochemical dealloying of Al-based alloys in a NaCl aqueous solution | |
| Wada et al. | Dealloying by metallic melt | |
| CN112126803B (zh) | 高熵合金纳米多孔材料的制备方法 | |
| FR2565844A1 (fr) | Nouveaux microagregats de metaux non nobles, procede pour leur preparation et application a la catalyse de la photoreduction de l'eau | |
| DE112010005260T5 (de) | Platin-Monoschicht auf Legierungs-Nanopartikeln mit hoher Oberflächenfläche und Herstellungsverfahren | |
| Wei et al. | Submicron lamellar porous structure formed by selective dissolution of Ti-Al alloy | |
| Sklar et al. | Pulsed electrodeposition into AAO templates for CVD growth of carbon nanotube arrays | |
| CN115896526A (zh) | 一种调控纳米多孔金形貌的分段控制脱合金法、纳米多孔金及应用 | |
| CN108622903A (zh) | 一种低硼、磷高纯工业硅的制备方法 | |
| CN113278850B (zh) | 一种耐高温钛合金防护涂层及其制备方法 | |
| KR102326994B1 (ko) | 탄소 나노재료의 코팅방법 | |
| CN111549523B (zh) | 一种改性碳纤维及其制备方法、改性碳纤维增强铝基复合材料及其制备方法 | |
| Ma et al. | Influence of dealloying solution on the microstructure of nanoporous copper through chemical dealloying of Al75Cu25 ribbons | |
| CN110846662B (zh) | 一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料及其制备方法 | |
| CN114737229B (zh) | 一种在单晶高温合金的表面制备铂改性铝化物涂层的方法 | |
| JP4237236B2 (ja) | 電解コンデンサ用アルミニウム箔およびその製造方法 | |
| Hyun et al. | Formation of different types nanoporous composite structure by dealloying of Ag and Ni containing Al-Cu-Ti base amorphous precursor alloys | |
| JPH0418933A (ja) | 水素―空気燃料電池用高活性触媒粉末と高活性電極 | |
| Liu et al. | A novel strategy to prepare silver nanoparticles by ethanol-induced shape conversion of silver dendrites from modified galvanic replacement | |
| US20210252593A1 (en) | Control of nanostructure and activity by alloying and/or segregation | |
| TWI545227B (zh) | 半導體裝置之製造方法 | |
| CN110342525A (zh) | 一种低成本去除冶金硅中杂质硼的方法 | |
| KR20070090342A (ko) | 고속가공용 전극선 및 그 제조방법 | |
| CN112522747B (zh) | 均温板上盖板的制备方法以及均温板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |