CN101590528A - 一种纳米多孔铜的制备方法 - Google Patents
一种纳米多孔铜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101590528A CN101590528A CNA2009100164176A CN200910016417A CN101590528A CN 101590528 A CN101590528 A CN 101590528A CN A2009100164176 A CNA2009100164176 A CN A2009100164176A CN 200910016417 A CN200910016417 A CN 200910016417A CN 101590528 A CN101590528 A CN 101590528A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- porous copper
- preparation
- copper
- nano porous
- 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
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明属于纳米材料制备领域，尤其涉及一种纳米多孔铜的制备方法。本发明采用快速凝固、吹铸和脱合金化相结合的方法来制备纳米多孔铜。首先将纯Mg和纯Cu加热到熔融态，浇铸成为铸锭；然后，将铸锭重新融化至熔融状态，利用惰性气体将合金液快速吹出，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，或是利用惰性气体将合金夜快速吹入铜模中，制备出合金片或合金杆；最后，在酸性溶液中进行脱合金化处理。该方法工艺简便，效率高，适宜大规模工业生产。本方法还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
技术领域
本发明属于纳米材料制备领域，尤其涉及一种纳米多孔铜的制备方法。
背景技术
纳米多孔金属是指具有纳米级尺寸孔洞的材料。因为纳米级尺寸孔洞的存在使得材料具有更高的比表面积和一些独特的物理化学性能，力学性能，例如独特的导电性能、更高的化学活性、更高的强度等。这些使得纳米多孔材料有着极为广泛的应用前景。目前，制备纳米多孔金属的方法主要是对二元合金进行去合金化腐蚀，将其中的次贵金属元素腐蚀掉，而剩余的贵金属元素通过扩散等方式重新组合，形成双连续的纳米多孔结构。1925年，美国科学家雷尼，通过用碱腐蚀铝基合金，制备了多种雷尼系的金属。在此过程中他制备出了雷尼铜(U.S.Patent No.1563587)，并将其应用到催化领域。2006年，J.R.Hayes等，(J.R.Hayes，A.M.Hodge，J.Biener，A.V.Hamza，J.Mater.Res.2006，21，2611)用电化学腐蚀的方法将Mn30Cu70成分的合金通过电化学腐蚀的方法获得了晶粒尺寸为100～200nm尺寸的多孔铜。2006年，Y.W.Lin等，(Y.W.Lin，C.C.Tai，I.W.Sun，J.Electrochem.Soc.2007，154，D316)在ZnCl2-EMIC溶液中对通过电化学沉积获得的Cu-Zn合金进行电化学腐蚀，获得了晶粒尺寸为100nm的多孔铜。2006年，H.B.Lu等，(H.B.Lu，Y.Li，F.H.Wang，ScriptaMater.2007，56，165)对磁控溅射获得的成分为Cu62Zr38的合金薄膜进行腐蚀获得尺寸为500nm的多孔铜。但现有的制备纳米多孔铜的技术，各自都存在缺点和不足。雷尼铜中由于铜在初始合金中的含量很低，获得的多孔铜无法形成连续的多孔结构。以Mn-Cu合金制备纳米多孔铜，获得的纳米多孔铜会存在大量的裂纹，而影响其应用。以Cu-Zn合金制备纳米多孔铜，工艺复杂，难以在工业生产中进行应用。以Cu-Zr合金制备纳米多孔铜，获得的多孔铜的孔的尺寸较大，且无法对块状的合金进行去合金化腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种工艺简单、成本低廉的制备纳米多孔铜的方法。
本发明是通过以下方式实现的。
一种纳米多孔铜的制备方法，采用快速凝固、吹铸与去合金化腐蚀相结合的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将纯Mg与纯Cu加热熔化后，浇铸成铸锭；
(2)将获得的合金铸锭加热到熔融状态，利用惰性气体将合金液快速吹出，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；或是将液态金属直接吹入模具中，获得合金杆或合金片；
(3)将获得的合金条带，合金杆或是合金片，放入酸性溶液中腐蚀；腐蚀结束后将获得的多孔铜条带或是杆状和片状的多孔铜用蒸馏水反复冲洗至溶液呈中性；最后放入真空箱中保存。
上述纳米多孔铜的制备方法，其特征是母合金由Mg和Cu两种元素组成，以金属元素的原子百分比来计算，Cu的含量为33～60％，其余为Mg；步骤2中的惰性气体为氮气或氩气中的一种，惰性气体压力为0.05～1MPa；步骤2中得到合金薄带的冷却速率为102～106K/s。步骤3中与Mg-Cu合金反应的腐蚀溶液为酸性的盐酸或者硫酸溶液；步骤3中Mg-Cu合金与0.1～37％的盐酸溶液在室温至90℃反应0.1～4h，或者与0.1～98wt.％的硫酸溶液在室温至90℃反应0.1～4h，然后用蒸馏水洗至中性。步骤3中盐酸溶液的最优比为5wt.％，硫酸溶液的最优比为10wt.％。
具体操作如下：将前述纯Mg和纯Cu加入到熔炼炉内，加热到熔融状态，浇铸成为铸锭。将合金铸锭重新融化，用惰性气体将熔融的液态金属在0.05～1MPa压力下快速吹出，在高速旋转的铜辊上激冷，使合金以102～106K/s速度凝固，得到厚度为10～200μm，宽度为1～50mm，长度为0.5～50cm合金条带；或者，用惰性气体将熔融的液态金属在0.05～1MPa压力下快速吹出，使熔融的液态金属在金属铜模中凝固，制备出厚度为1mm、宽为5mm的合金薄片、长度为1～10cm，或者直径为1mm、长度为1～10cm的合金棒。其中Cu的含量为33～60％(原子百分比)，其余为Mg。将上述合金条带放入盐酸或是硫酸溶液在室温至90℃反应0.1～4小时；将合金片和合金杆放入盐酸或是硫酸溶液在室温至90℃反应5～15小时；然后将合金在蒸馏水中洗至中性，将获得的多孔铜放于真空箱中保存。
本发明的方法与现有的制备纳米多孔铜的方法相比有以下特点：(1)以Mg-Cu合金作为制作纳米多孔铜的母合金，大大降低生产成本，同时提高合金在腐蚀溶液中的反应速度。(2)该方法选用的酸溶液浓度低，其制备方法简便易行，便于大规模生产。(3)能够制备出块体的多孔铜，应用前景广阔。(4)可以通过调节初始合金的成分来调节多孔铜的结构及尺寸。
具体实施方式
下面给出本发明的五个最佳实施例。
实施例一：
(1)按照原子百分比33％Cu，其余成分为Mg的配比，将Mg-Cu合金加热到熔融状态，浇注成铸锭。取一小块重新熔化，用氩气在0.1MPa压力下将熔融的液体吹出，在高速旋转的铜辊上激冷，获得厚度为20～40μm，宽度为2～5mm，长度为10～70mm的合金薄带。
(2)在室温下与质量分数为5％的盐酸溶液反应0.2小时，然后再加热到90℃，反应约0.2小时，至没有明显的气泡产生，停止加热。
(3)将反应后获得的薄带，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)。晾干后放在真空箱中保存。可以得到结构均匀的多孔铜。该多孔铜的韧带尺寸为148±35nm。
实施例二：
(1)按照原子百分比40％Cu，其余成分为Mg的配比，将Mg-Cu合金加热到熔融状态，浇注成铸锭。取一小块重新融化，用氮气将熔融的液体在0.1MPa压力下吹出，在高速旋转的铜辊上激冷，获得厚度为20～40μm，宽度为2～5mm，长度为20～100mm的合金薄带。
(2)在室温下与质量分数为5％的盐酸溶液反应0.3小时，然后再加热到90℃，反应约0.2小时，至没有明显的气泡产生，停止加热。
(3)将反应后获得的薄带，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)。晾干后放在真空箱中保存。可以得到结构均匀的多孔铜。该多孔铜的韧带尺寸为175±27nm。
实施例三：
(1)按照原子百分比50％Cu，其余成分为Mg的配比，将Mg-Cu合金加热到熔融状态，浇注成铸锭。取一小块重新融化，用氩气将熔融的液体在一定压力下吹出，在高速旋转的铜辊上激冷，获得厚度为30～50μm，宽度为2～5mm，长度为20～100mm的合金薄带。
(2)在室温下与质量分数为10％的硫酸溶液反应1小时，然后再加热到90℃，反应约0.5小时，至没有明显的气泡产生，停止加热。
(3)将反应后获得的薄带，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)。晾干后放在真空箱中保存。可以得到结构均匀的多孔铜。该多孔铜的韧带尺寸为211±37nm。
实施例四：
(1)按照原子百分比60％Cu，其余成分为Mg的配比，将Mg-Cu合金加热到熔融状态，浇注成铸锭。取一小块重新融化，用氮气将熔融的液体在0.1MPa压力下吹出，在高速旋转的铜辊上激冷，获得厚度为30～50μm，宽度为2～5mm，长度为30～100mm的合金薄带。
(2)在室温下与质量分数为5％的盐酸溶液反应0.4小时，然后再加热到90℃，反应约0.2小时，至没有明显的气泡产生，停止加热。
(3)将反应后获得的薄带，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)。晾干后放在真空箱中保存。可以得到结构均匀的多孔铜。该多孔铜的韧带尺寸为272±63nm。
实施例五：
(1)按照原子百分比40％Cu，其余成分为Mg的配比，将Mg-Cu合金加热到熔融状态，浇注成铸锭。取一小块重新融化，用氮气将熔融的液体在0.1MPa压力下吹入铜模中，制备出厚度为1mm，宽度为5mm，长度为5mm的合金片。
(2)是合金片在室温下与质量分数为5％的盐酸溶液反应5小时，然后再加热到90℃，反应约5小时，至没有明显的气泡产生，停止加热。
(3)将反应后获得的多孔铜片，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)。晾干后放在真空箱中保存。可以得到结构均匀的多孔铜。该多孔铜的韧带尺寸为272±63nm。
Claims (5)
1.一种纳米多孔铜的制备方法，采用快速凝固、吹铸与去合金化相结合的方法，其特征是包括以下步骤：
(1)将纯Mg与纯Cu加热熔化后，浇铸成铸锭；
(2)将获得的合金铸锭加热到熔融状态，利用惰性气体将合金液快速吹出，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，或是将液态金属直接吹入铜模中，获得合金杆或合金片；
(3)将获得的合金条带，合金杆或是合金片，放入酸性溶液中腐蚀；腐蚀结束后将获得的多孔铜条带或是杆状和片状的多孔铜用蒸馏水反复冲洗至溶液呈中性；最后放入真空箱中保存。
2.根据权利要求1所述的纳米多孔铜的制备方法，其特征是母合金由Mg和Cu两种元素组成，以金属元素的原子百分比来计算，Cu的含量为33～60％，其余为Mg；步骤2中的惰性气体为氩气或者氮气中的一种，惰性气体压力为0.05～1Mpa，制备Mg-Cu合金条带的冷却速率为102～106K/s。
3.根据权利要求1所述的纳米多孔铜的制备方法，其特征是步骤3中的腐蚀溶液为酸性的盐酸或者硫酸溶液。
4.根据权利要求1或3所述的纳米多孔铜的制备方法，其特征是步骤3中Mg-Cu合金与0.1～37％的盐酸溶液或者是0.1～98％的硫酸溶液在室温至90℃反应0.1～4h。
5.根据权利要求1所述的纳米多孔铜的制备方法，其特征是步骤3中盐酸溶液的最优比为5wt.％，硫酸溶液的最优比为10wt.％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2009100164176A CN101590528A (zh) | 2009-06-19 | 2009-06-19 | 一种纳米多孔铜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2009100164176A CN101590528A (zh) | 2009-06-19 | 2009-06-19 | 一种纳米多孔铜的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101590528A true CN101590528A (zh) | 2009-12-02 |
Family
ID=41405518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2009100164176A Pending CN101590528A (zh) | 2009-06-19 | 2009-06-19 | 一种纳米多孔铜的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101590528A (zh) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102191399A (zh) * | 2011-05-04 | 2011-09-21 | 上海大学 | 大幅度减小纳米多孔金属骨架尺寸的去合金化制备方法 |
| CN102251278A (zh) * | 2011-05-31 | 2011-11-23 | 常州大学 | 一种单晶铜纳米线的可控制备方法 |
| 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 |
| CN102304639A (zh) * | 2011-09-15 | 2012-01-04 | 北京航空航天大学 | 一种基于Al-Cu一步去合金化制备多孔Al2Cu化合物的方法 |
| 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 |
| CN102329978A (zh) * | 2011-10-09 | 2012-01-25 | 上海大学 | 利用非固溶合金腐蚀烧结制备多孔材料的方法 |
| CN102337420A (zh) * | 2011-09-15 | 2012-02-01 | 北京航空航天大学 | 一种基于Mg-Cu一步去合金化制备多孔Mg2Cu化合物的方法 |
| CN102504769A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-06-20 | 东南大学 | 弹性复合金属热界面材料及其制备方法 |
| CN102658154A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-09-12 | 西安交通大学 | 一种纳米多孔氧化铜-二氧化铈复相催化材料的制备方法 |
| CN102703748A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-10-03 | 山东大学 | 一种纳米多孔铜锡合金的制备方法 |
| CN102943187A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-02-27 | 河北工业大学 | 纳米多孔铜的制备方法 |
| 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 |
| 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 |
| CN105220012A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-01-06 | 无锡桥阳机械制造有限公司 | 一种纳米多孔金属材料的制备 |
| CN105219998A (zh) * | 2015-10-20 | 2016-01-06 | 昆明理工大学 | 一种镁铜多孔合金的制备方法 |
| CN105734335A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-07-06 | 济南大学 | 一种铜基纳米多孔薄膜及其制备方法 |
| CN105932295A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-09-07 | 清华大学深圳研究生院 | 金属锂二次电池及其负极和多孔铜集流体 |
| CN113800899A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-12-17 | 西安理工大学 | 一种块体纳米多孔CuO制备方法 |
| CN114457364A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-05-10 | 五邑大学 | 一种纳米金属薄膜及其制备方法与应用 |
-
2009
- 2009-06-19 CN CNA2009100164176A patent/CN101590528A/zh active Pending
Cited By (27)
| 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 |
| CN102191399A (zh) * | 2011-05-04 | 2011-09-21 | 上海大学 | 大幅度减小纳米多孔金属骨架尺寸的去合金化制备方法 |
| CN102251278A (zh) * | 2011-05-31 | 2011-11-23 | 常州大学 | 一种单晶铜纳米线的可控制备方法 |
| CN102251278B (zh) * | 2011-05-31 | 2014-04-30 | 常州大学 | 一种单晶铜纳米线的可控制备方法 |
| 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 |
| CN102337420A (zh) * | 2011-09-15 | 2012-02-01 | 北京航空航天大学 | 一种基于Mg-Cu一步去合金化制备多孔Mg2Cu化合物的方法 |
| CN102337420B (zh) * | 2011-09-15 | 2013-04-24 | 北京航空航天大学 | 一种基于Mg-Cu一步去合金化制备多孔Mg2Cu化合物的方法 |
| CN102304639A (zh) * | 2011-09-15 | 2012-01-04 | 北京航空航天大学 | 一种基于Al-Cu一步去合金化制备多孔Al2Cu化合物的方法 |
| CN102504769A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-06-20 | 东南大学 | 弹性复合金属热界面材料及其制备方法 |
| CN102329978A (zh) * | 2011-10-09 | 2012-01-25 | 上海大学 | 利用非固溶合金腐蚀烧结制备多孔材料的方法 |
| CN102658154A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-09-12 | 西安交通大学 | 一种纳米多孔氧化铜-二氧化铈复相催化材料的制备方法 |
| CN102703748A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-10-03 | 山东大学 | 一种纳米多孔铜锡合金的制备方法 |
| CN102703748B (zh) * | 2012-07-06 | 2013-10-16 | 山东大学 | 一种纳米多孔铜锡合金的制备方法 |
| 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 |
| 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 |
| CN105219998A (zh) * | 2015-10-20 | 2016-01-06 | 昆明理工大学 | 一种镁铜多孔合金的制备方法 |
| CN105220012A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-01-06 | 无锡桥阳机械制造有限公司 | 一种纳米多孔金属材料的制备 |
| CN105734335A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-07-06 | 济南大学 | 一种铜基纳米多孔薄膜及其制备方法 |
| CN105734335B (zh) * | 2016-03-15 | 2018-01-30 | 济南大学 | 一种铜基纳米多孔薄膜及其制备方法 |
| CN105932295A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-09-07 | 清华大学深圳研究生院 | 金属锂二次电池及其负极和多孔铜集流体 |
| CN113800899A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-12-17 | 西安理工大学 | 一种块体纳米多孔CuO制备方法 |
| CN114457364A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-05-10 | 五邑大学 | 一种纳米金属薄膜及其制备方法与应用 |
| CN114457364B (zh) * | 2022-01-10 | 2024-05-07 | 五邑大学 | 一种纳米金属薄膜及其制备方法与应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101590528A (zh) | 一种纳米多孔铜的制备方法 | |
| CN103343253B (zh) | 一种制备纳米多孔铜的方法 | |
| CN102943187B (zh) | 纳米多孔铜的制备方法 | |
| CN101596598B (zh) | 一种整体连续纳米多孔铜的制备方法 | |
| CN105624456B (zh) | 一种海绵状超细纳米多孔金属及制备方法 | |
| CN104928518B (zh) | 一种超细纳米多孔金属及其制备方法 | |
| CN101590527A (zh) | 一种纳米多孔银的制备方法 | |
| CN104674045B (zh) | 一种纳米多孔银合金材料及其制备方法 | |
| CN101514407A (zh) | 一种纳米多孔金的制备方法 | |
| CN104831197B (zh) | 一种纳米多孔铜银的制备方法 | |
| CN103820686B (zh) | 导电率为55%iacs的高强度铝合金线及其制备方法 | |
| CN101717972B (zh) | 一种纳米多孔钯的电化学制备方法 | |
| CN103146943B (zh) | 一种紫杂铜精炼剂及其制备方法 | |
| CN105543531A (zh) | 一种去合金化制备微米纳米多孔铜块体的方法 | |
| CN108914156B (zh) | 一种Fe-Co-Mo-P-C系非晶合金电催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105256165A (zh) | 微掺杂Ni/Ti的Cu-Al合金制备纳米多孔铜的方法 | |
| CN105039883A (zh) | 一种Cu-Cr-Zr合金接触线的制备方法 | |
| CN105016397A (zh) | 一种ab2o4尖晶石结构纳米金属氧化物的制备方法 | |
| CN101733406B (zh) | 一种纳米多孔铜/四氧化三铁复合材料的制备方法 | |
| CN101597775B (zh) | 一种纳米多孔金的电化学制备方法 | |
| CN102628112A (zh) | 制备三维网状纳米多孔铜的方法 | |
| CN114045446A (zh) | 一种具有纳米尺度热塑性成形能力的Zr基非晶合金及其制备方法和应用 | |
| CN102392205A (zh) | 一种精密铜件制作工艺 | |
| CN104264003A (zh) | 一种耐拉伸的节能铝合金导线及其制备方法 | |
| CN102703748B (zh) | 一种纳米多孔铜锡合金的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20091202 |