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去合金化制备孔径可控纳米多孔金属研究进展

2018-12-13方秀梅连利仙吴开霞

中国材料进展 2018年11期
关键词:结构

方秀梅,连利仙,高 希,吴开霞

(四川大学锦城学院,四川 成都 611731)

1 前 言

图1 去合金化制备孔径可控的纳米多孔金属材料的不同途径Fig.1 Different ways to prepare nanoporous metals with tunable structure by dealloying method

2 去合金化工艺实现孔结构调控

目前广泛接受的去合金化理论为“相分离机制”,认为纳米多孔金属的孔结构形成和演化是一个动态过程,一方面活泼组元不断溶解导致材料表面不断粗化,系统比表面积和自由能增加;另一方面惰性原子通过表面扩散并不断聚集形成孔洞,倾向于形成平滑表面以降低材料的总表面积和总能量[11]。因此,可借助去合金化原理从调整活泼组分的腐蚀溶解速率和惰性原子在液固表面扩散速率两个方面着手去研究控制孔结构及形貌的方法,具体涉及到去合金化工艺参数如腐蚀方式、腐蚀温度和时间、腐蚀电介质种类、腐蚀添加剂(如络合剂)等。下面将详细介绍去合金工艺参数对孔形成和孔径变化的影响规律。

2.1 腐蚀方式、腐蚀温度及时间

对于一些如Au-Ag常见的前驱体合金体系,采用自由腐蚀和电化学腐蚀都可以得到三维连通的纳米多孔金(NPG),同时不同的腐蚀方式会导致不同的韧带/孔径尺寸,以及不同的微观组织形貌。Xu等[12]将Au-Ag合金置于硝酸中进行电化学腐蚀,制备出孔径小于8 nm的小孔NPG。在相同的腐蚀工艺下自由腐蚀,Au-Ag薄膜需要更长的腐蚀时间,而且所得NPG韧带发生粗化(约为30 nm)。对于铝基前驱体合金在酸性、碱性溶液中都可以实现自由腐蚀,在中性电介质中进行电化学腐蚀也是获得小孔径多孔金的途径,可以避免危险强酸的使用,同时跟踪反应进行[13]。……

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