CN111545767A - 一种纳米尺度多元合金的制备方法 - Google Patents

一种纳米尺度多元合金的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米尺度多元合金的制备方法，包括以下步骤：一、将前驱体加入到超纯水中配制得到前驱体稳态溶液；二、将前驱体稳态溶液进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；三、将前驱体粉末进行煅烧，得到纳米尺度多元合金。该方法将前驱体稳态溶液进行喷雾干燥和煅烧，使纳米粒子中各金属分布均匀，形成单相固溶体结构或两相结构，得到了由十四种金属任意组合的由纳米粒子组成、具有多孔结构的纳米尺度多元合金，该纳米尺度多元合金具有比表面积高、活性位点多和稳定性好的优点，当纳米尺度多元合金由五种以上金属组成时，具有高熵合金特性和纳米粒子特性，使纳米尺度多元合金在催化材料、超导材料、传感材料和生物材料领域具备优异的应用潜能。

Description

一种纳米尺度多元合金的制备方法
技术领域
本发明属于多元合金制备技术领域，具体涉及一种纳米尺度多元合金的制备方法。
背景技术
纳米尺度多元合金因其优异的物理化学性质，而被广泛的应用于电子领域、催化领域和生物领域等，而目前纳米尺度多元合金由于受制备方法的限制，主要为液相化学法制备纳米尺度多元合金，其很难制备出四元以上的纳米尺度多元合金，所以在制备四元以上的纳米尺度多元合金方面仍然面临巨大挑战。
高熵合金是由我国台湾学者叶均蔚教授在1996年研究非晶合金的基础上，突破传统合金设计模式首次提出的，在2004年将其定义为高熵合金，高熵合金的设计是一种新型的理念，是由五种以上金属元素组成的合金，合金中每种金属元素的摩尔数与合金的总摩尔数的比介于5％和35％之间，一般由单相固溶体或两相结构组成，而不存在金属间化合物相或其他复杂相，目前超过四种金属元素组成的纳米尺度多元合金(包含高熵合金)的制备依旧是一项挑战。
纳米尺度多元合金在粒径尺寸上为纳米级，具有比表面积高和活性位点多的优点，单个纳米粒子中各个金属元素均匀混合，由单相固溶体或两相结构组成，当纳米尺度多元合金中的金属元素为五种以上时，为纳米尺度高熵合金，具有高熵合金特性(高熵效应、原子迟滞扩散效应、严重晶格畸变效应、鸡尾酒效应和高温稳定效应)和纳米粒子特性(表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应)，所以表现出优异的物理化学性能，使纳米尺度多元合金在催化材料、超导材料、化学传感材料和生物材料等领域具备优异的应用潜能。
多元合金的制备方法主要有：真空熔炼法、粉末冶金法、机械合金化法、激光熔覆法和电化学沉积法，制备的多元合金主要为块状或者薄膜状，以上方法不适用于制备纳米尺度多元合金，受纳米尺度多元合金制备方法的限制，制备的多元合金很难做到纳米尺寸，因此，纳米尺度多元合金的制备一直成为该领域研究的难点。
公开号为CN108165866A的专利中公开了一种多元高熵合金的制备方法，该多元合金由Al、Cr、Fe、Nb、Ni、V、Ti、Zr八种金属元素中的至少五种金属元素组成，多元合金中任意两金属元素之间的原子比为1:1，将原材料倒入模具中压制成电极块；将压制好的电极块组焊成自耗电极；通过三次熔炼，冷却后获得多元高熵合金光锭，原材料多为钛合金、锆合金制备领域常用的原材料，获得容易且不需要经过特殊处理，原材料粒度、尺寸控制均匀，便于前驱体混合均匀，利于化学成分均匀性控制，但该方法制备的多元合金不具备纳米结构，不适用于制备纳米尺度多元合金。
公开号为CN105970069A的专利中公开了一种多主元等摩尔比贵金属高熵合金，其组成和含量为Au、Pt、Pd、Rh、Ni和Cu各金属元素按照等摩尔比16.7±0.1mol％组成，换算为质量比：Au～27.2±0.2wt％，Cu～8.8±0.2wt％，Ni～8.1±0.2wt％，Pt～27.0±0.2wt％，Pd～14.7±0.2wt％，Rh～14.2±0.2wt％，形成简单固溶体结构的高熵合金，该合金的发明将高熵合金与贵金属多元合金相结合，完善了高熵合金体系，开拓了贵金属多元合金的设计思路和应用领域，为从一个崭新的角度挖掘贵金属合金系统中的理论问题和运用价值奠定了基础，但该方法制备的多元合金不具备纳米结构，不适用于制备纳米尺度多元合金。
公开号为CN109295373A的专利中公开了一种多元合金作为碳化钨硬质合金粘结相的应用和所述碳化钨硬质合金的制备方法，通过将Co粉，Cr粉，Cu粉，Fe粉，Ni粉和Mo粉混合后经球磨，干燥，过筛，制得CoCrCuFeNiMox多元合金粉末；然后将制备得到的高熵合金粉末，球磨助剂与WC粉末混合，经球磨、压制成型和烧结后，制得高硬度碳化钨硬质合金，该方法制备的多元合金为粉体，不具备纳米结构，不适合制备纳米尺度多元合金。
公开号为CN108372294A的专利中公开了一种高熵合金粉末及其制备方法，高熵合金粉末由Mo、Nb、Ta和W四种金属元素组成，将四种金属元素按照摩尔百分比为Mo：Nb：Ta：W＝(5-40)：(5-40)：(5-40)：(5-40)混合均匀后在真空下高能球磨制备高熵合金粉末，取出粉末，真空干燥1h～5h，随后过筛分级，得到不同粒径大小的完全合金化的MoNbTaW高熵合金粉末，粉末直径小于15μm，形状可为类球形，片状和其他非规则形状。该方法制备的为微米级多元合金，同样不适用于制备纳米尺度多元合金。
因此，人们迫切需要一种由纳米粒子组成的，具有多孔结构的纳米尺度多元合金的制备方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种纳米尺度多元合金的制备方法。该方法将前驱体稳态溶液进行喷雾干燥和煅烧，使纳米粒子中各金属分布均匀，形成单相固溶体结构或两相结构，得到了由十四种金属任意组合、由纳米粒子组成、具有多孔结构的纳米尺度多元合金，该纳米尺度多元合金具有比表面积高、活性位点多和稳定性好的优点，当纳米尺度多元合金由五种以上的金属组成时，具有高熵合金特性和纳米粒子特性，使纳米尺度多元合金在催化材料、超导材料、传感材料和生物材料等领域具备优异的应用潜能。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，该纳米尺度多元合金由铂、银、金、钯、铱、铑、钌、钴、铜、铁、镍、钨、钼和铼中两种以上的金属元素组成，该纳米尺度多元合金由纳米粒子组成，具有多孔结构，该纳米尺度多元合金由单相固溶体结构或两相结构组成，该方法包括以下步骤
步骤一、将前驱体加入到超纯水中进行配制得到前驱体稳态溶液；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末进行煅烧，得到纳米尺度多元合金。
本发明进行配制，使金属离子在超纯水中均匀分散，得到均匀的前驱体稳态溶液，然后将前驱体稳态溶液进行喷雾干燥，得到由纳米粒子组成的前驱体粉末，纳米粒子中各金属分散均匀，使纳米尺度多元合金中各金属均匀分布，实现了对纳米粒子粒径的控制，从而使纳米尺度多元合金由纳米粒子组成，具有多孔结构，从而具有比表面积高和活性位点多的优点，再将前驱体粉末进行煅烧，使前驱体粉末中的纳米粒子完全还原，形成单相固溶体结构或两相结构，使纳米尺度多元合金具有极高的稳定性，也保证了纳米尺度多元合金具有较低的氧含量。
上述的一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，所述纳米尺度多元合金为纳米尺度高熵合金或纳米尺度非高熵合金；所述纳米尺度高熵合金由五种以上的金属元素组成，其中，每种金属元素的摩尔数与纳米尺度高熵合金的总摩尔数的比均介于5％～35％；所述纳米尺度非高熵合金由两种、三种或四种金属元素组成，其中，当纳米尺度非高熵合金由两种金属元素组成时，每种金属元素的摩尔数与纳米尺度非高熵合金的总摩尔数的比均介于1％～99％，当纳米尺度非高熵合金由三种金属元素组成时，每种金属元素的摩尔数与纳米尺度非高熵合金的总摩尔数的比均介于0.1％～99.8％，当纳米尺度非高熵合金由四种金属元素组成时，每种金属元素的摩尔数与纳米尺度非高熵合金的总摩尔数的比均介于0.1％～99.7％。本发明纳米尺度合金由五种以上的金属元素组成时，满足了高熵合金的制备要求，易形成单相固溶体，结构稳定，有利于提高高熵合金中纳米粒子的稳定性，纳米尺度高熵合金同时具有高熵效应和纳米效应，超越了当前制备合金的成分和组成的限制；本发明纳米尺度合金由两种、三种或四种金属元素组成时，满足了非高熵合金的制备要求，为不同组成以及不同含量的纳米尺度多元合金的合成提供了一种可能，增大了纳米尺度多元合金的适用性。
上述的一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子的粒径为1nm～50nm。本发明纳米粒子的粒径为1nm～50nm，使由纳米粒子组成纳米尺度多元合金具有多孔结构，从而具有比表面积高和活性位点多的优点，避免了当纳米粒子的粒径过大时，纳米尺度多元合金中的多孔结构的孔洞减小，纳米尺度多元合金的比表面积下降，活性位点的数量下降的不足，避免了当纳米粒子的粒径过小时，纳米尺度多元合金中的金属粒子具有非常高的表面能，从而使纳米尺度多元合金中的金属粒子出现自燃和表面极易被氧化的不足。
上述的一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，所述两相结构为面心立方、体心立方和密排六方中的两种。本发明提供的纳米尺度多元合金由单相固溶体结构或两相结构组成，纳米尺度多元合金中的各金属稳定存在，不存在金属间化合物相或其他复杂相，具有更高的稳定性。
上述的一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，步骤一中所述前驱体稳态溶液的具体配制过程为：将前驱体加入到超纯水中后调节pH至2～7，然后超声1h～2h，再加热至60℃～90℃后保温搅拌1h～4h；所述前驱体为氯铂酸铵、硝酸银、氯金酸、氯化钯、氯化铱、氯化铑、氯化钌、氯化钴、硝酸铜、硝酸铁、氯化镍、钨酸铵、钼酸铵和铼酸铵中的两种以上；所述调节pH采用盐酸溶液进行。本发明采用盐酸溶液调节pH使各金属离子能够共存，避免了碱性条件会生成沉淀的不足，有利于金属离子在超纯水中均匀分散，具有便于配制廉价易得的优点，避免了带入其他杂质；本发明通过超声处理使前驱体完全溶解在超纯水中，具有加速溶解提高生产效率的优点；本发明通过加热和保温搅拌，能够使前驱体完全溶解在超纯水中，能够使金属离子更好的溶解，并形成稳定的溶液，具有加速溶解提高生产效率的优点，避免了温度过高出现的金属离子水解产生沉淀的不足，避免了温度过低导致的溶解效率太低的不足，避免了时间过短导致的溶液不稳定的不足，避免了时间过长导致的溶解效率低的不足。
上述的一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，步骤二中所述喷雾干燥的过程为：将前驱体稳态溶液导入喷雾干燥设备，进行喷雾干燥；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为3.0mL/min～5.0mL/min，雾化气压为0.4MPa～0.7MPa，进口温度为140℃～240℃，热空气的流量为4.0L/min～10.0L/min。本发明保持前驱体稳态溶液的流量，使进入喷雾干燥设备中的前驱体稳态溶液能够充分的进行喷雾干燥，避免了流量过小导致的制备效率低的不足，避免了流量过大不能及时喷雾干燥导致的前驱体粉末产生团聚，降低了纳米尺度多元合金中活性位点的不足；本发明通过控制雾化气压，能够得到合适粒径的前驱体粉末，保证了纳米尺度多元合金由纳米粒子组成具有多孔结构，避免了雾化气压超出此范围导致的前驱体粉末的粒径过大或过小，从而影响纳米尺度多元合金的孔径的不足；本发明通过控制进口温度，使进入喷雾干燥设备中的前驱体稳态溶液能够充分的进行喷雾干燥，避免了进口温度过小时导致的不能喷雾干燥完全从而产生团聚的不足，避免了进口温度过大时导致的部分金属化合物分解形成氧化物或金属单质，不利于后期制备纳米尺度多元合金的不足；本发明通过控制热空气的流量，能够顺利得到前驱体粉末，避免了热空气的流量过小导致的不能高效率的得到前驱体粉末的不足，避免了热空气的流量过大导致的前驱体粉末不能有效收集的不足；本发明采用上述工艺参数能够更好地控制前驱体粉末中纳米粒子的粒径，有利于后期煅烧工艺，使纳米尺度多元合金由纳米粒子组成具有多孔结构。
上述的一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，步骤三中所述煅烧的过程为：将前驱体粉末放入到管式炉内后通入氢气，然后以1℃/min～15℃/min的升温速率加热至300℃～800℃后保温2h～4h，再以1℃/min～15℃/min的升温速率加热至750℃～1000℃后保温2h～4h。本发明在氢气气氛下进行煅烧，能够保证前驱体粉末在煅烧过程中不被氧化；本发明通过控制升温速率，具有生产效率高加热均匀的优点，避免了升温速率过小导致的生产效率低的不足，避免了升温速率过大导致的前驱体粉末受热不均的不足；本发明通过两步加热，先促使前驱体粉末中的纳米粒子分解还原，形成由纳米粒子组成的多孔结构，然后促使前驱体粉末中的纳米粒子完全还原，保证了纳米尺度多元合金由单相固溶体结构或两相结构组成，保证了纳米尺度多元合金具有较低的氧含量；本发明采用上述工艺参数能够更好地控制纳米尺度多元合金中的孔径和物相结构。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明先将金属在超纯水中均匀分散，然后进行喷雾干燥，再进行煅烧，实现了对纳米粒子粒径的控制，使纳米尺度多元合金由纳米粒子组成，具有多孔结构，从而具有比表面积高和活性位点多的优点，使纳米尺度多元合金形成单相固溶体结构或两相结构，使纳米尺度多元合金具有极高的稳定性，保证了纳米尺度多元合金具有较低的氧含量。
2、本发明制备了高达十四种金属任意组合的纳米尺度多元合金，能够制备上万种不同组成的纳米尺度多元合金，增大了纳米尺度多元合金的适用性，纳米尺度多元合金中各金属元素均匀分布，当纳米尺度多元合金由五种以上的金属元素组成时，构成纳米尺度多元高熵合金，同时具有高熵合金特性和纳米粒子特性，使纳米尺度多元合金在催化材料、超导材料、传感材料和生物材料等领域具备优异的应用潜能。
3、本发明通过控制喷雾干燥过程的参数，使进入喷雾干燥设备中的前驱体稳态溶液能够充分的进行喷雾干燥，能够得到合适粒径的前驱体粉末，保证了纳米尺度多元合金由纳米粒子组成，具有多孔结构，避免了纳米尺度多元合金中出现团聚现象，避免了纳米粒子分解，提高了生产效率。
4、本发明通过将前驱体粉末进行分步煅烧，先促使前驱体粉末中的纳米粒子分解还原，形成纳米粒子多孔结构，然后促使前驱体粉末中的纳米粒子完全还原，保证了纳米尺度多元合金由单相固溶体结构或两相结构组成，具有更高的稳定性，保证了纳米尺度多元合金具有较低的氧含量。
5、本发明原料易得，方法简单，成本低廉，适宜规模化生产。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2a是本发明实施例1的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的透射电镜的明场像。
图2b是本发明实施例1的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的透射电镜的暗场像。
图2c是本发明实施例1的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的低倍透射电镜图。
图2d是本发明实施例1的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的高倍透射电镜图。
图3a是本发明实施例1的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的高倍透射电镜暗场像。
图3b是本发明实施例1的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Pt分布图。
图3c是本发明实施例1的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Co分布图。
图3d是本发明实施例1的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Ru分布图。
图3e是本发明实施例1的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Cu分布图。
图3f是本发明实施例1的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Fe分布图。
图3g是本发明实施例1的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Ir分布图。
图3h是本发明实施例1的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Ni分布图。
具体实施方式
如图1所示，本发明纳米尺度多元合金制备的具体过程为：将前驱体加入到超纯水中，调节pH后依次进行超声、加热和保温搅拌，得到前驱体稳态溶液，将前驱体稳态溶液进行喷雾干燥，得到前驱体粉末，将前驱体粉末进行煅烧，得到纳米尺度多元合金。
本发明通过实施例1～实施例12进行详细说明。
实施例1
本实施的纳米尺度多元合金为PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元高熵合金，其中，每种金属元素的摩尔数均相等。
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中，然后加入质量浓度为0.05mol/L的盐酸溶液将pH调节至5后超声1h，再加热至60℃后保温搅拌2h，得到前驱体稳态溶液；所述前驱体为金属元素的摩尔数均相等的氯铂酸铵、氯化钴、氯化钌、硝酸铜、硝酸铁、氯化铱和氯化镍；所述前驱体稳态溶液中金属元素的总摩尔浓度为0.1mol/L；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液导入喷雾干燥机，进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为3.5mL/min，雾化气压为0.5MPa，进口温度为190℃，热空气的流量为7L/min；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末放入到管式炉内并向管式炉内通入氢气，然后以7℃/min的升温速率加热至500℃后保温2h，再以7℃/min的升温速率加热至900℃后保温2h进行煅烧，得到PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元高熵合金。
经检测，本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元高熵合金由粒径为1nm～50nm的纳米粒子组成，具有多孔结构；PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元高熵合金由单相固溶体结构组成。
图2a是本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的透射电镜的明场像，图2b是本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的透射电镜的暗场像，图2c是本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的低倍透射电镜图，图2d是本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的高倍透射电镜图，从图2a～图2d可以看出本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金具有纳米尺度的多孔结构。
图3a是本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的高倍透射电镜暗场像，图3b是本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Pt分布图，图3c是本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Co分布图，图3d是本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Ru分布图，图3e是本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Cu分布图，图3f是本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Fe分布图，图3g是本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Ir分布图，图3h是本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中Ni分布图，从图3a～图3h可以看出，本实施例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中各个金属元素在PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中均匀分布。
对比例1
本对比例与实施例1不同之处在于，步骤二中所述进口温度为120℃。
经检测，本对比例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中出现团聚现象。
通过对比例1和实施例1对比可以看出，在喷雾干燥过程中，进口温度低于140℃时，得到的前驱体粉末未能及时干燥完全，使前驱体粉末之间通过水蒸气作用发生团聚，从而导致了PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中出现了团聚现象，影响了PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中的多孔结构，使PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的比表面积变低和活性位点变少，从而降低了PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的催化性能。
对比例2
本对比例与实施例1不同之处在于，步骤三中以7℃/min的升温速率加热至500℃后保温1h，再7℃/min的升温速率加热至900℃后保温1h进行煅烧。
经检测，本对比例的PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金由多相复杂结构组成。
通过对比例2和实施例1对比可以看出，在煅烧过程中保温时间小于2h时，PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中的纳米粒子没有被完全还原，导致了PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中出现了多相结构，PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金中纳米级的多孔结构不稳定，从而降低了PtCoRuCuFeIrNi纳米尺度七元合金的稳定性和催化性能。
实施例2
本实施的纳米尺度多元合金为PtCoRuCuFeIrNiRhPd纳米尺度九元高熵合金，其中，每种金属元素的摩尔数均相等。
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中，然后加入质量浓度为0.05mol/L的盐酸溶液将pH调节至5后超声1.5h，再加热至70℃后保温搅拌3h，得到前驱体稳态溶液；所述前驱体为金属元素的摩尔数均相等的氯铂酸铵、氯化钴、氯化钌、硝酸铜、硝酸铁、氯化铱、氯化镍、氯化铑和氯化钯；所述前驱体稳态溶液中金属元素的总摩尔浓度为0.1mol/L；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液导入喷雾干燥机，进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为3mL/min，雾化气压为0.4MPa，进口温度为240℃，热空气的流量为4L/min；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末放入到管式炉内并向管式炉内通入氢气，然后以1℃/min的升温速率加热至300℃后保温4h，再以1℃/min的升温速率加热至750℃后保温4h进行煅烧，得到PtCoRuCuFeIrNiRhPd纳米尺度九元高熵合金。
经检测，本实施例的PtCoRuCuFeIrNiRhPd纳米尺度九元高熵合金由粒径为1nm～50nm的纳米粒子组成，具有多孔结构；PtCoRuCuFeIrNiRhPd纳米尺度九元高熵合金由单相固溶体结构组成。
实施例3
本实施的纳米尺度多元合金为PtCoFeIrNiRhPd纳米尺度七元高熵合金，其中，每种金属元素的摩尔数均相等。
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中，然后加入质量浓度为0.05mol/L的盐酸溶液将pH调节至5后超声1h，再加热至60℃后保温搅拌2h，得到前驱体稳态溶液；所述前驱体为金属元素的摩尔数均相等的氯铂酸铵、氯化钴、硝酸铁、氯化铱、氯化镍、氯化铑和氯化钯；所述前驱体稳态溶液中金属元素的总摩尔浓度为0.1mol/L；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液导入喷雾干燥机，进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为5mL/min，雾化气压为0.7MPa，进口温度为140℃，热空气的流量为10L/min；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末放入到管式炉内并向管式炉内通入氢气，然后以15℃/min的升温速率加热至800℃后保温3h，再以15℃/min的升温速率加热至1000℃后保温3h进行煅烧，得到PtCoFeIrNiRhPd纳米尺度七元高熵合金。
经检测，本实施例的PtCoFeIrNiRhPd纳米尺度七元高熵合金由粒径为1nm～50nm的纳米粒子组成，具有多孔结构；PtCoFeIrNiRhPd纳米尺度七元高熵合金由单相固溶体结构组成。
实施例4
本实施的纳米尺度多元合金为PtAgAuPdIrRhRuCoCuFeNiWMoRe纳米尺度十四元高熵合金，其中，每种金属元素的摩尔数均相等。
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中，然后加入质量浓度为0.05mol/L的盐酸溶液将pH调节至2后超声2h，再加热至90℃后保温搅拌1h，得到前驱体稳态溶液；所述前驱体为金属元素的摩尔数均相等的氯铂酸铵、硝酸银、氯金酸、氯化钯、氯化铱、氯化铑、氯化钌、氯化钴、硝酸铜、硝酸铁、氯化镍、钨酸铵、钼酸铵和铼酸铵；所述前驱体稳态溶液中金属元素的总摩尔浓度为0.1mol/L；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液导入喷雾干燥机，进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为5mL/min，雾化气压为0.7MPa，进口温度为140℃，热空气的流量为10L/min；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末放入到管式炉内并向管式炉内通入氢气，然后以15℃/min的升温速率加热至800℃后保温3h，再以15℃/min的升温速率加热至1000℃后保温3h进行煅烧，得到PtAgAuPdIrRhRuCoCuFeNiWMoRe纳米尺度十四元高熵合金。
经检测，本实施例的PtAgAuPdIrRhRuCoCuFeNiWMoRe纳米尺度十四元高熵合金由粒径为1nm～50nm的纳米粒子组成，具有多孔结构；PtAgAuPdIrRhRuCoCuFeNiWMoRe纳米尺度十四元高熵合金由单相固溶体结构组成。
实施例5
本实施的纳米尺度多元合金为PtPdAuRhIrRu纳米尺度六元高熵合金，其中，Pt的摩尔数与合金总摩尔数的比为5％，其余金属元素的摩尔数与合金总摩尔数的比均相等。
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中，然后加入质量浓度为0.05mol/L的盐酸溶液将pH调节至5后超声1h，再加热至60℃后保温搅拌2h，得到前驱体稳态溶液；所述前驱体为金属元素的摩尔数之比为5:19:19:19:19:19的氯铂酸铵、氯化钯、氯金酸、氯化铑、氯化铱、氯化钌；所述前驱体稳态溶液中金属元素的总摩尔浓度为0.1mol/L；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液导入喷雾干燥机，进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为5mL/min，雾化气压为0.7MPa，进口温度为140℃，热空气的流量为10L/min；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末放入到管式炉内并向管式炉内通入氢气，然后以15℃/min的升温速率加热至800℃后保温3h，再以15℃/min的升温速率加热至1000℃后保温4h进行煅烧，得到PtPdAuRhIrRu纳米尺度六元高熵合金。
经检测，本实施例的PtPdAuRhIrRu纳米尺度六元高熵合金由粒径为1nm～50nm的纳米粒子组成，具有多孔结构；PtPdAuRhIrRu纳米尺度六元高熵合金由单相固溶体结构组成。
实施例6
本实施的纳米尺度多元合金为ReWCoMoRu纳米尺度五元高熵合金，其中，Re的摩尔数与合金总摩尔数的比为35％，其余金属元素的摩尔数与合金总摩尔数的比均相等。
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中，然后加入质量浓度为0.05mol/L的盐酸溶液将pH调节至5后超声1h，再加热至60℃后保温搅拌2h，得到前驱体稳态溶液；所述前驱体为金属元素的摩尔数之比为35:16.25:16.25:16.25:16.25的铼酸铵、钨酸铵、氯化钴、钼酸铵、氯化钌；所述前驱体稳态溶液中金属元素的总摩尔浓度为0.1mol/L；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液导入喷雾干燥机，进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为5mL/min，雾化气压为0.7MPa，进口温度为140℃，热空气的流量为10L/min；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末放入到管式炉内并向管式炉内通入氢气，然后以15℃/min的升温速率加热至800℃后保温3h，再以15℃/min的升温速率加热至1000℃后保温4h进行煅烧，得到ReWCoMoRu纳米尺度五元高熵合金。
经检测，本实施例的ReWCoMoRu纳米尺度五元高熵合金由粒径为1nm～50nm的纳米粒子组成，具有多孔结构；ReWCoMoRu纳米尺度五元高熵合金由面心立方和体心立方结构组成。
实施例7
本实施的纳米尺度多元合金为PtCu纳米尺度二元非高熵合金，其中，Pt的摩尔数与合金总摩尔数的比为99％，余量为Cu。
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中，然后加入质量浓度为0.05mol/L的盐酸溶液将pH调节至7后超声1h，再加热至60℃后保温搅拌1h，得到前驱体稳态溶液；所述前驱体为金属元素的摩尔数之比为99:1的氯铂酸铵和氯化铜；所述前驱体稳态溶液中金属元素的总摩尔浓度为0.1mol/L；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液导入喷雾干燥机，进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为5mL/min，雾化气压为0.7MPa，进口温度为140℃，热空气的流量为10L/min；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末放入到管式炉内并向管式炉内通入氢气，然后以15℃/min的升温速率加热至800℃后保温3h，再以15℃/min的升温速率加热至1000℃后保温4h进行煅烧，得到PtCu纳米尺度二元非高熵合金。
经检测，本实施例的PtCu纳米尺度二元非高熵合金由粒径为1nm～50nm的纳米粒子组成，具有多孔结构；PtCu纳米尺度二元非高熵合金由单相固溶体结构组成。
实施例8
本实施的纳米尺度多元合金为PtCu纳米尺度二元非高熵合金，其中，Pt的摩尔数与合金总摩尔数的比为60％，余量为Cu。
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中，然后加入质量浓度为0.05mol/L的盐酸溶液将pH调节至7后超声1h，再加热至60℃后保温搅拌1h，得到前驱体稳态溶液；所述前驱体为金属元素的摩尔数之比为6:4的氯铂酸铵和氯化铜；所述前驱体稳态溶液中金属元素的总摩尔浓度为0.1mol/L；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液导入喷雾干燥机，进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为5mL/min，雾化气压为0.7MPa，进口温度为140℃，热空气的流量为10L/min；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末放入到管式炉内并向管式炉内通入氢气，然后以15℃/min的升温速率加热至800℃后保温3h，再以15℃/min的升温速率加热至1000℃后保温4h进行煅烧，得到PtCu纳米尺度二元非高熵合金。
经检测，本实施例的PtCu纳米尺度二元非高熵合金由粒径为1nm～50nm的纳米粒子组成，具有多孔结构；PtCu纳米尺度二元非高熵合金由单相固溶体结构组成。
实施例9
本实施的纳米尺度多元合金为PtCoFe纳米尺度三元非高熵合金，其中，Pt的摩尔数与合金总摩尔数的比为40％，其余金属元素的摩尔数与合金总摩尔数的比均相等。
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中，然后加入质量浓度为0.05mol/L的盐酸溶液将pH调节至5后超声1h，再加热至70℃后保温搅拌2h，得到前驱体稳态溶液；所述前驱体为金属元素的摩尔数之比为4:3:3的氯铂酸铵、氯化钴和氯化铁；所述前驱体稳态溶液中金属元素的总摩尔浓度为0.1mol/L；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液导入喷雾干燥机，进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为5mL/min，雾化气压为0.7MPa，进口温度为140℃，热空气的流量为10L/min；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末放入到管式炉内并向管式炉内通入氢气，然后以15℃/min的升温速率加热至800℃后保温3h，再以15℃/min的升温速率加热至1000℃后保温4h进行煅烧，得到PtCoFe纳米尺度三元非高熵合金。
经检测，本实施例得到的PtCoFe纳米尺度三元非高熵合金由粒径为1nm～50nm的纳米粒子组成具有多孔结构；PtCoFe纳米尺度三元非高熵合金由面心立方和体心立方结构组成。
实施例10
本实施的纳米尺度多元合金为PtIrRh纳米尺度三元非高熵合金，其中，Pt的摩尔数与合金总摩尔数的比为99.8％，其余金属元素的摩尔数与合金总摩尔数的比均相等。
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中，然后加入质量浓度为0.05mol/L的盐酸溶液将pH调节至5后超声1h，再加热至70℃后保温搅拌2h，得到前驱体稳态溶液；所述前驱体为金属元素的摩尔数之比为99.8:0.1:0.1的氯铂酸铵、氯化铱和氯化铑；所述前驱体稳态溶液中金属元素的总摩尔浓度为0.1mol/L；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液导入喷雾干燥机，进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为5mL/min，雾化气压为0.7MPa，进口温度为140℃，热空气的流量为10L/min；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末放入到管式炉内并向管式炉内通入氢气，然后以15℃/min的升温速率加热至800℃后保温3h，再以15℃/min的升温速率加热至1000℃后保温4h进行煅烧，得到PtIrRh纳米尺度三元非高熵合金。
经检测，本实施例得到的PtIrRh纳米尺度三元非高熵合金由粒径为1nm～50nm的纳米粒子组成具有多孔结构；PtIrRh纳米尺度三元非高熵合金由面心立方和体心立方结构组成。
实施例11
本实施的纳米尺度多元合金为CoCuRuNi纳米尺度四元非高熵合金，其中，每种金属元素的摩尔数均相等。
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中，然后加入质量浓度为0.05mol/L的盐酸溶液将pH调节至5后超声1h，再加热至60℃后保温搅拌2h，得到前驱体稳态溶液；所述前驱体为金属元素的摩尔数均相等的氯化钴、硝酸铜、氯化钌和氯化镍；所述前驱体稳态溶液中金属元素的总摩尔浓度为0.1mol/L；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液导入喷雾干燥机，进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为5mL/min，雾化气压为0.7MPa，进口温度为140℃，热空气的流量为10L/min；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末放入到管式炉内并向管式炉内通入氢气，然后以15℃/min的升温速率加热至800℃后保温3h，再以15℃/min的升温速率加热至1000℃后保温4h进行煅烧，得到CoCuRuNi纳米尺度四元非高熵合金。
经检测，本实施例的CoCuRuNi纳米尺度四元非高熵合金由粒径为1nm～50nm的纳米粒子组成，具有多孔结构；CoCuRuNi纳米尺度四元非高熵合金由面心立方和密排六方结构组成。
实施例12
本实施的纳米尺度多元合金为PtFeRhRu纳米尺度四元非高熵合金，其中，Pt的摩尔数与合金总摩尔数的比为99.7％，其余金属元素的摩尔数与合金总摩尔数的比均相等。
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中，然后加入质量浓度为0.05mol/L的盐酸溶液将pH调节至5后超声1h，再加热至60℃后保温搅拌2h，得到前驱体稳态溶液；所述前驱体为金属元素的摩尔数均相等的硝酸铁、氯化铑和氯化钌；所述前驱体稳态溶液中金属元素的总摩尔浓度为0.1mol/L；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液导入喷雾干燥机，进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为5mL/min，雾化气压为0.7MPa，进口温度为140℃，热空气的流量为10L/min；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末放入到管式炉内并向管式炉内通入氢气，然后以15℃/min的升温速率加热至800℃后保温3h，再以15℃/min的升温速率加热至1000℃后保温4h进行煅烧，得到PtFeRhRu纳米尺度四元非高熵合金。
经检测，本实施例的PtFeRhRu纳米尺度四元非高熵合金由粒径为1nm～50nm的纳米粒子组成，具有多孔结构；PtFeRhRu纳米尺度四元非高熵合金由面心立方和密排六方结构组成。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，该纳米尺度多元合金由铂、银、金、钯、铱、铑、钌、钴、铜、铁、镍、钨、钼和铼中两种以上的金属元素组成，该纳米尺度多元合金由纳米粒子组成，具有多孔结构，该纳米尺度多元合金由单相固溶体结构或两相结构组成，该方法包括以下步骤：
步骤一、将前驱体加入到超纯水中进行配制得到前驱体稳态溶液；
步骤二、将步骤一中得到的前驱体稳态溶液进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；
步骤三、将步骤二中得到的前驱体粉末进行煅烧，得到纳米尺度多元合金。
2.根据权利要求1所述的一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，所述纳米尺度多元合金为纳米尺度高熵合金或纳米尺度非高熵合金；所述纳米尺度高熵合金由五种以上的金属元素组成，其中，每种金属元素的摩尔数与纳米尺度高熵合金的总摩尔数的比均介于5％～35％；所述纳米尺度非高熵合金由两种、三种或四种金属元素组成，其中，当纳米尺度非高熵合金由两种金属元素组成时，每种金属元素的摩尔数与纳米尺度非高熵合金的总摩尔数的比均介于1％～99％，当纳米尺度非高熵合金由三种金属元素组成时，每种金属元素的摩尔数与纳米尺度非高熵合金的总摩尔数的比均介于0.1％～99.8％，当纳米尺度非高熵合金由四种金属元素组成时，每种金属元素的摩尔数与纳米尺度非高熵合金的总摩尔数的比均介于0.1％～99.7％。
3.根据权利要求1所述的一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子的粒径为1nm～50nm。
4.根据权利要求1所述的一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，所述两相结构为面心立方、体心立方和密排六方中的两种。
5.根据权利要求1所述的一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，步骤一中所述前驱体稳态溶液的具体配制过程为：将前驱体加入到超纯水中后调节pH至2～7，然后超声1h～2h，再加热至60℃～90℃后保温搅拌1h～4h；所述前驱体为氯铂酸铵、硝酸银、氯金酸、氯化钯、氯化铱、氯化铑、氯化钌、氯化钴、硝酸铜、硝酸铁、氯化镍、钨酸铵、钼酸铵和铼酸铵中的两种以上；所述调节pH采用盐酸溶液进行。
6.根据权利要求1所述的一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，步骤二中所述喷雾干燥的过程为：将前驱体稳态溶液导入喷雾干燥设备，进行喷雾干燥；所述喷雾干燥的条件为：保持前驱体稳态溶液的流量为3.0mL/min～5.0mL/min，雾化气压为0.4MPa～0.7MPa，进口温度为140℃～240℃，热空气的流量为4.0L/min～10.0L/min。
7.根据权利要求1所述的一种纳米尺度多元合金的制备方法，其特征在于，步骤三中所述煅烧的过程为：将前驱体粉末放入到管式炉内后通入氢气，然后以1℃/min～15℃/min的升温速率加热至300℃～800℃后保温2h～4h，再以1℃/min～15℃/min的升温速率加热至750℃～1000℃后保温2h～4h。
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