納米多孔銀基合金的脫合金法制備與性能研究.pdf

1、納米多孔金屬材料是指具有納米級尺寸孔洞的金屬材料。納米級的孔洞，以及開放性的三維貫通的韌帶/通道結(jié)構(gòu)，使材料具有極高的比表面積，因而表現(xiàn)出獨(dú)特的物理、化學(xué)、光學(xué)等性能，在催化、傳感、激發(fā)、光學(xué)等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。脫合金法是制備納米多孔金屬材料的常用方法，其實(shí)質(zhì)是將合金中的一種或多種活性組元選擇性腐蝕，通過惰性組元的表面擴(kuò)散和聚集而形成納米多孔結(jié)構(gòu)。利用脫合金法制備納米多孔金屬材料是近年來納米材料領(lǐng)域的新興研究方向，對脫合金法進(jìn)行系

2、統(tǒng)地研究，對功能納米材料的合成具有重要意義。
　　 本文中，通過酸溶液對快速凝固Mg-Ag基前驅(qū)體合金薄帶進(jìn)行化學(xué)脫合金處理，制備Ag-基納米多孔金屬材料。通過X射線衍射，掃描/透射電子顯微鏡，電化學(xué)分析，X射線光電子能譜等手段對脫合金過程和納米多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。系統(tǒng)研究了前驅(qū)體合金成分、脫合金溶液及第三元素?fù)诫s對脫合金過程和納米多孔結(jié)構(gòu)的影響;對納米多孔Ag-Pd雙金屬材料的氫敏性能和催化活性進(jìn)行了表征;并分析了Mg-Ag系前

3、驅(qū)體合金中的空位對脫合金過程的影響。研究發(fā)現(xiàn)，快速凝固Mg77Ag23前驅(qū)體合金薄帶主要由Mg54Ag17相組成，而Mg65Ag35和Mg50Ag50前驅(qū)體合金薄帶均由單一的MgAg相組成。Mg50Ag50前驅(qū)體合金薄帶在鹽酸溶液中呈惰性，不能脫合金化，而Mg77Ag23和Mg65Ag35前驅(qū)體合金薄帶均能完全脫合金化，制備出具有典型三維雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的Ag材料。隨著Mg-Ag系前驅(qū)體合金中Ag含量的增加，脫合金難度增大，且制備的納

4、米多孔Ag結(jié)構(gòu)中韌帶尺寸增大，表明前驅(qū)體合金成分和相組成對脫合金過程和納米多孔結(jié)構(gòu)有顯著影響。對Mg77Ag23前驅(qū)體合金薄帶在不同酸性溶液中的脫合金行為進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)Mg77Ag23前驅(qū)體合金在多種酸性溶液中均能完全脫合金化，并得到具有不同微觀結(jié)構(gòu)的納米多孔Ag材料。選擇合適的脫合金溶液，能夠得到韌帶尺寸細(xì)化，且無微觀裂紋的納米多孔Ag材料。向Mg-Ag前驅(qū)體合金中摻雜少量第三元素Pd，形成Mg-Ag-Pd三元前驅(qū)體合金。對Mg-Ag

5、-Pd三元前驅(qū)體合金進(jìn)行脫合金處理，能夠形成具有超細(xì)納米多孔結(jié)構(gòu)的Ag-Pd雙金屬材料。該納米多孔結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)雙模式特點(diǎn)，由三維貫通的島嶼/通道結(jié)構(gòu)組成，且島嶼內(nèi)部也呈納米多孔結(jié)構(gòu)，由超細(xì)的韌帶和通道共同組成。納米多孔Ag-Pd雙金屬材料具有優(yōu)異的氫敏性能，且對乙醇電氧化具有較高的催化活性。調(diào)整前驅(qū)體合金成分，改變脫合金溶液，或摻雜第三元素，能夠?qū)崿F(xiàn)納米多孔結(jié)構(gòu)的微觀調(diào)控，制備出韌帶/通道結(jié)構(gòu)細(xì)化，無微觀裂紋，且具有優(yōu)異性能的納米多孔金屬材