DE102014009371A1 - Process for the production of metal nanofoams - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallnanoschäumen. Dabei werden als Ausgangsstoffe zumindest mindestens ein Metallsalz (MS), Zitronensäure (ZS) und Wasser (W) sowie Stärke (S) eingesetzt, die zu einem rheopexen, nicht-Newtonschen Fluid vermischt werden, wobei das entstandene rheopexe, nicht-Newtonsche Fluid zumindest mit einer exothermen Reaktion innerhalb einer inerten Umgebung zu einem Block aus Metallnanoschaum ausgebildet wird.The invention relates to a process for the production of metal nanofoams. In this case, at least at least one metal salt (MS), citric acid (ZS) and water (W) and starch (S) are used as starting materials, which are mixed to a rheopexen, non-Newtonian fluid, wherein the resulting rheopexe, non-Newtonian fluid at least is formed with an exothermic reaction within an inert environment to form a block of metal nanofoam.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallnanoschäumen.The invention relates to a process for the production of metal nanofoams.

Als Metallschaum wird eine Form des Metalls bezeichnet, die mindestens zu 50% aus Hohlräumen besteht. Die Hohlräume können mit Gas gefüllt oder evakuiert sein. Die Dichte der Metallschäume kann weniger als ein Tausendstel der Dichte des zugrunde liegenden Metalls betragen, was so viel bedeutet, dass ein Block aus diesem Metall zu 99,9% aus Luft besteht. Deshalb auch die Bezeichnung Aerogel, die für alle hochporösen Festkörpers öfters benutzt wird, wie in der Druckschrift Tappen et al: Nanoporous Metal Foams, Angewandte Chemie Int. Ed., 2010, 49, 4544–4565 beschrieben ist.As metal foam, a form of the metal is called, which consists of at least 50% of cavities. The cavities may be filled with gas or evacuated. The density of the metal foams can be less than one-thousandth of the density of the underlying metal, which means that one block of this metal is 99.9% air. Therefore also the designation Airgel, which is often used for all highly porous solids, as in the Tappen et al.: Nanoporous Metal Foams, Angewandte Chemie Int. Ed., 2010, 49, 4544-4565 is described.

Es ist zwischen Nanoschäumen und Metallschäumen im engeren Sinne unterscheiden. Letztere sind seit ca. 50 Jahren bekannt und dienen als Strukturmaterial in der Luft- und Raumfahrt. Festigkeit bei geringem Eigengewicht steht hier im Vordergrund. Sie sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zu Nanoschäumen zeigt sich in der Größe der inneren Porenoberfläche, der Porosität. Diese Größe ist nicht nur das wichtigste Unterscheidungskriterium, sondern auch ein Maß, das zum Vergleich der Qualität verschiedener Aerogele verwendet wird.It is different between nanofoams and metal foams in the narrower sense. The latter have been known for about 50 years and serve as structural material in the aerospace industry. Strength at low weight is here in the foreground. They are not the subject of the present invention. The difference to nanofoams shows in the size of the inner pore surface, the porosity. This size is not only the most important distinguishing criterion, but also a measure used to compare the quality of different aerogels.

Metallschäume, die als Baumaterial verwendet werden, haben wesentlich weniger als 1 Quadratmeter innerer Oberfläche pro Gramm. Nanoschäume dagegen können über 100 m2/g aufweisen. Gerade diese enorme innere Oberfläche bestimmt die Anwendungsgebiete der Nanoschäume. Der Name selbst ist auf die Größe der charakteristischen Strukturen (das sind Filamente und Hohlräume) dieser Materialien zurück zu führen. Sie liegt im Nanometer-Bereich, im Unterschied zu herkömmlichen Metallschäumen, in denen die Hohlräume im Mikro- bis Millimeterbereich angesiedelt sind.Metal foams used as building material have substantially less than 1 square meter of internal surface area per gram. On the other hand nanofoams can have over 100 m 2 / g. It is this enormous inner surface that determines the fields of application of nanofoams. The name itself is due to the size of the characteristic structures (these are filaments and cavities) of these materials. It lies in the nanometer range, in contrast to conventional metal foams in which the cavities are located in the micro to millimeter range.

In der Druckschrift Tappan et al: Nanoporous Metal Foams, Angewandte Chemie Int. Ed., 2010, 49, 4544–4565 ist ein Review-Artikel über Metallnanoschäume beschrieben, mit einer Angabe des Standes der Forschung auf diesem Gebiet. Hier ist nur eine kurze Zusammenfassung der wesentlichen Probleme und Perspektiven angegeben.In the Tappan et al: Nanoporous Metal Foams, Angewandte Chemie Int. Ed., 2010, 49, 4544-4565 is a review article on metal nanofoams described with an indication of the state of research in this field. Here is just a brief summary of the main issues and perspectives.

Das größte Problem bei der Herstellung der hochporösen Metalle ist die hohe Oberflächenenergie der Metalle, im Vergleich zu anderen Stoffklassen. Grob gesagt, tendieren Metalle zu einer möglichst kompakten Form. Deshalb sind Schäume aus Natur- und Kunststoffen oder auch Keramiken seit langem bekannt und in den Druckschriften Kistler: Coherent expanded aerogels and jellies, Nature 1931, 127, Seite 741 und Pekala, Alviso und LeMay: Organic aerogeld, Non-Cryst. Solids, 1990, 125, S. 57 beschrieben. Die bekannten Schäume können sehr hohe innere Oberflächen und Volumina besitzen, während die Nanoschäume entsprechender Metalle jedoch noch recht neu sind.The biggest problem in the production of highly porous metals is the high surface energy of the metals compared to other substance classes. Roughly speaking, metals tend to be as compact as possible. Therefore, foams made of natural and synthetic materials or ceramics have long been known and in the Kistler: Coherent expanded aerogels and jellies, Nature 1931, 127, page 741 and Pekala, Alviso and LeMay: Organic aerogels, Non-Cryst. Solids, 1990, 125, p. 57 described. The known foams can have very high internal surfaces and volumes, while the nanofoams of corresponding metals are still quite new.

Ein Zahlenbeispiel mag dies veranschaulichen: Poröse Formen des Kohlenstoffs, Aktivkohlen, haben innere Oberflächen über 1000 m2/g und sind seit dem Altertum bekannt. Raney-Nickel, eine hochporöse Form des Nickels, die als Katalysator in der chemischen Industrie weite Verwendung findet, hat selbst nach über einem Jahrhundert gezielter Forschung und Entwicklung nur eine Oberfläche von höchstens 100 m2/g.A numerical example may illustrate this: Porous forms of carbon, activated carbons, have internal surfaces above 1000 m 2 / g and have been known since ancient times. Raney nickel, a highly porous form of nickel widely used as a catalyst in the chemical industry, has a surface area of at most 100 m 2 / g even after more than a century of targeted research and development.

Es wird eine hohe Oberflächenenergie während der Synthese aufgewendet, weshalb energiereiche Ausgangsstoffe oder Syntheseverfahren eingesetzt werden müssen. Gegenwärtig existieren nur zwei Klassen pro Verfahren, die eine Herstellung von Metallaerogelen mit Oberflächen in der Größenordnung von einigen 10 m2/g ermöglichen. Die erste Klasse betrifft eine Synthese von Metallnanopartikeln und vorsichtige Koagulation mit anschließender Trocknung mit überkritischem Kohlendioxid. Eine besonders erfolgreiche Variante ist in der Druckschrift Liu, Herrmann, et al.: High-performance electrocatalysts on palladium aerogels, Angewandte Chemie Int. Ed., 2012, vol. 51 (23), S. 5743–5767 beschrieben. Darin werden Aerogele aus Platin, Palladium, Gold und Silber synthetisiert mit Oberflächen bis zu 150 m2/g. Nachteilig ist die lange Synthesezeit und der hohe Aufwand. Diese Faktoren verteuern die so erzeugten Aerogele bis zur Unwirtschaftlichkeit, zumindest für die meisten Anwendungen.It is a high surface energy spent during the synthesis, which is why high-energy starting materials or synthesis methods must be used. At present, there are only two classes per process that allow production of metal aerogels with surface areas of the order of tens of m 2 / g. The first class concerns a synthesis of metal nanoparticles and careful coagulation followed by drying with supercritical carbon dioxide. A particularly successful variant is in the Publication Liu, Herrmann, et al .: High-performance electrocatalysts on palladium aerogels, Angewandte Chemie Int. Ed., 2012, vol. 51 (23), pp. 5743-5767 described. It synthesizes aerogels made of platinum, palladium, gold and silver with surfaces up to 150 m 2 / g. The disadvantage is the long synthesis time and the high cost. These factors make the aerogels so created more expensive until they become inefficient, at least for most applications.

Die zweite Klasse von Verfahren zur Herstellung von Metallnanoschäumen ist eine Verbrennungssynthese und zu dieser gehört auch die vorliegende Erfindung. Hierbei handelt es sich um eine hochexotherme Reaktion von Metall-Precursoren, die eine Art kontrollierte Explosion darstellt, die die benötigte Energie liefert. Dazu ist in der Druckschrift Tappan et al.: Ultralow-density nanostructural metal foams combustion synthesis, morphology and composition, Journal of the American Chemical Society, 2006, 128 (20) 6589–6594 , ein Verfahren beschrieben, das als Bisaminotetrazol-Verfahren bekannt ist. Dabei wird zunächst ein hochenergetischer Ligand, das Bisaminotetrazol, hergestellt, anschließend mit Metallsalzen zu einem Komplex umgesetzt und durch Zündung unter Schutzgas zur Reaktion gebracht. Eisen, Kobalt, Nickel, Gold und Kupfer werden als Metalle für Nanoschäume eingesetzt. Es werden dabei Oberflächen von bis zu 278 m2/g erreicht. Der Nachteil besteht darin, dass eine aufwändige Synthese von Liganden erforderlich ist, die extrem giftige Chemikalien (Cyanamid) und große Mengen von Lösungsmittel zum Einsatz bringt.The second class of methods for producing metal nanofoams is a combustion synthesis, and to this belongs the present invention. This is a highly exothermic reaction of metal precursors, which is a kind of controlled explosion that provides the needed energy. This is in the Tappan et al .: Ultralow-density nanostructural metal foams combustion synthesis, morphology and composition, Journal of the American Chemical Society, 2006, 128 (20) 6589-6594 , a method known as bisaminotetrazole method. It is first a high-energy ligand, the Bisaminotetrazol prepared, then reacted with metal salts to form a complex and reacted by ignition under inert gas. Iron, cobalt, nickel, gold and copper are used as metals for nanofoams. Surfaces of up to 278 m 2 / g are achieved. The disadvantage is that a complex synthesis of ligands is required, which uses extremely toxic chemicals (cyanamide) and large amounts of solvent used.

Anwendungen der Metall-Aerogele machen in erster Linie Gebrauch von ihren großen inneren Oberflächen. Das heißt, ihr Einsatz ist vor allem in technologischen Prozessen, die an Oberflächen ablaufen, besonders zweckmäßig.
Das sind:

  • 1) Chemische Katalyse: Hier ist der Zusammenhang einfach – je größer die Oberfläche des Katalysators, desto höher die Reaktivität und desto weniger wird davon gebraucht, was bei Platinmetallen durchaus ins Gewicht fällt.
  • 2) Elektroden: Hier sind die Zusammenhänge nicht anders als bei Katalysatoren. Besonders vielversprechend ist der Einsatz in Berennstoffzellen, dort kann eine Metall-Aerogel-Elektrode den Unterschied zwischen dem Zustand wirtschaftlich lebensfähig und dem Zustand nicht rentabel ausmachen.
  • 3) Wärmetauscher: Das stellt eine noch nicht sehr weit entwickelte, jedoch sehr interessante Anwendung dar. Effektive Wärmetauscher werden im Elektronikbereich, z. B. CPU von Personalcomputern benötigt, bei denen große Wärmemengen schnell abgeführt werden müssen, in der – chemischen und nuklearen – Reaktortechnik, für Wärmekraftmaschinen (z. B. Stirling-Motoren, solare und geothermische Wärmepumpen) und in der Kühltechnik.
Applications of metal aerogels primarily make use of their large internal surfaces. That is, their use is especially useful in technological processes that run on surfaces.
These are:
  • 1) Chemical catalysis: Here the connection is simple - the larger the surface area of the catalyst, the higher the reactivity and the less is needed, which is quite important for platinum metals.
  • 2) Electrodes: Here the connections are no different than with catalysts. Particularly promising is the use in fuel cells, where a metal airgel electrode can make the difference between the state economically viable and the state not profitable.
  • 3) Heat exchanger: This is a not yet very developed, but very interesting application. Effective heat exchangers are used in the electronics sector, eg. B. CPU of personal computers in which large amounts of heat must be dissipated quickly, in the - chemical and nuclear - reactor technology, for heat engines (eg Stirling engines, solar and geothermal heat pumps) and in the cooling technology.

Daneben sind weitere Anwendungen möglich, wobei es entscheidend auf den Preis des Nanoschaums ankommt. Ist dieser hinreichend klein, so kann beispielsweise auch ein Einsatz in der Bauindustrie als Dämmstoff in Frage kommen. Auch zahlreiche Nischenanwendungen, wie etwa die Nutzung zur elektromagnetischen Abschirmung sind möglich.In addition, other applications are possible, where the price of nanofoam is crucial. If this is sufficiently small, for example, use in the construction industry can also be considered as an insulating material. Numerous niche applications, such as the use for electromagnetic shielding, are also possible.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Metallnanoschäumen anzugeben, das derart geeignet ausgebildet ist, dass Metallnanoschäume mit einer größeren inneren Oberfläche, von hoher Qualität aus sehr billigen Ausgangsstoffen, mit geringem Aufwand und in kurzer Zeit hergestellt werden können. Das Verfahren soll zudem auf eine breite Klasse von metallischen Materialien angewandt werden können, die bisher nicht in der Aerogel-Form dargestellt werden können. Zudem sollen die Herstellung der Metallnanoschäume und die Metallnanoschäume selbst umweltschonend sein.The invention is therefore based on the object of specifying a method for the production of metal nanofoams, which is designed so suitable that metal nanofoams can be produced with a larger inner surface of high quality from very cheap starting materials, with little effort and in a short time. The process should also be applicable to a broad class of metallic materials that hitherto can not be represented in airgel form. In addition, the production of the metal nanofoams and the metal nanofoams themselves should be environmentally friendly.

Die Aufgabe wird zumindest mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. In dem Verfahren zur Herstellung von Metallnanoschäumen
werden gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1
als Ausgangsstoffe zumindest mindestens ein Metallsalz (MS), Zitronensäure (ZS) und Wasser (W) sowie Stärke (S) eingesetzt, die zu einem rheopexen, nicht-Newtonschen Fluid vermischt werden, wobei
das entstandene rheopexe, nicht-Newtonsche Fluid zumindest mit einer exothermen Reaktion innerhalb einer inerten Umgebung zu einem Block aus Metallnanoschaum ausgebildet wird.
The object is achieved at least with the features of claim 1. In the process for producing metal nanofoams
be according to the characterizing part of claim 1
used as starting materials at least at least one metal salt (MS), citric acid (ZS) and water (W) and starch (S), which are mixed to a rheopexen, non-Newtonian fluid, wherein
the resulting rheopaque, non-Newtonian fluid is formed into a block of metal nanofoam at least with an exothermic reaction within an inert environment.

Die Ausgangsstoffe – zumindest mindestens ein Metallsalz (MS), Zitronensäure (ZS) und Wasser (W) sowie Stärke (S) – werden im Wesentlichen mit einem Gewichts-Verhältnis
MS:ZS:W:S = 5:3:10:24 eingesetzt und zu dem rheopexen, nicht-Newtonschen Fluid vermischt.
The starting materials - at least at least one metal salt (MS), citric acid (ZS) and water (W) and starch (S) - are essentially at a weight ratio
MS: ZS: W: S = 5: 3: 10: 24 and mixed to the rheopex, non-Newtonian fluid.

Dabei werden folgende gewichtsbezogenen Toleranzgrenzen der Ausgangsstoffe zur Herstellung vorgegeben: Metallsalz/Metallsalze (MS) 5 g ± 1 g, Zitronensäure (ZS) 3 g ± 1 g, Wasser (W) 10 g ± 2 g, Stärke (S) 24 g ± 10 g. The following weight-related tolerance limits of the starting materials are specified for the production: Metal salt / metal salts (MS) 5 g ± 1 g, Citric acid (ZS) 3 g ± 1 g, Water (W) 10 g ± 2 g, Strength (S) 24 g ± 10 g.

Im Detail werden folgende Schritte zur Herstellung der Metallnanoschäume durchgeführt:

  • – Umsetzung mindestens eines Metallsalzes mit Zitronensäure in Wasser zu einer wässrigen Lösung,
  • – Verrühren der wässrigen Lösung mit Stärke solange, bis ein rheopexes, nicht-Newtonsches Fluid entsteht,
  • – Verflüssigung zu einem vergießbaren Gel-Rohling,
  • – Gießen des Gel-Rohlings in eine vorgegebene Form,
  • – Erhitzen des in der Form befindlichen Gel-Rohlings in einem als Ofen ausgebildeten hochtemperierten Reaktionsbehälter mit Schutzgas-Umgebung oder im Vakuum zur Durchführung einer exothermen Reaktion,
  • – Entnahme des durch die exotherme Reaktion entstandenen Metallnanoschaumblocks,
  • – Abkühlung des Metallnanoschaumblocks.
In detail, the following steps are carried out for the production of the metal nanofoams:
  • Conversion of at least one metal salt with citric acid in water to an aqueous solution,
  • Stirring the aqueous solution with starch until a rheopexes, non-Newtonian fluid is formed,
  • Liquefaction into a pourable gel blank,
  • Casting the gel blank into a predetermined shape,
  • Heating of the gel blank in the mold in a high-temperature reaction vessel formed as a furnace with a protective gas environment or in a vacuum for carrying out an exothermic reaction,
  • Removal of the metal nanofoam block resulting from the exothermic reaction,
  • - cooling of the metal nanofoam block.

Als Stärke kann insbesondere Maisstärke eingesetzt werden.Corn starch can be used in particular as starch.

Die Entnahme des Metallnanoschaumblocks aus dem Ofen nach der exothermen Reaktion kann je nach Abmaße des Gel-Rohlings nach ca. 20 Minuten bis nach etwa 2 Stunden zur nachfolgenden Abkühlung vorgenommen werden.The removal of the metal nanofoam block from the oven after the exothermic reaction can, depending on the dimensions of the gel blank after about 20 minutes to be made after about 2 hours for subsequent cooling.

Die exothermen Reaktionen können in einem hochtemperierten Reaktionsbehälter mit innerem intertem Reaktionsraum, einem Ofen mit Schutzgas oder einem Ofen mit Vakuum, durchgeführt werden.The exothermic reactions can be carried out in a high-temperature reaction vessel with an internal inert reaction space, an oven with protective gas or a furnace with vacuum.

Die Metallnanoschaumblöcke können aus Platinmetallen und aus Metallen der Eisengruppe ausgebildet werden.The metal nanofoam blocks can be formed of platinum metals and iron group metals.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Metallnanoschäume haben als Ausgangsstoffe zumindest ein Metallsalz (MS), Zitronensäure (ZS) und Wasser (W) sowie Stärke (S) im Wesentlichen mit einem Gewichts-Verhältnis
MS:ZS:W:S = 5:3:10:27,5.
The metal nanofoams produced by the process according to the invention have as starting materials at least one metal salt (MS), citric acid (ZS) and water (W) and starch (S) essentially having a weight ratio
MS: ZS: W: S = 5: 3: 10: 27.5.

Folgende auf Gewichtseinheiten (GWE) bezogenen Toleranzgrenzen der Ausgangsstoffe zur Herstellung werden vorgegeben: Metallsalz/Metallsalze 5 GWE ± 1 GWE, Zitronensäure 3 GWE ± 1 GWE, Wasser 10 GWE ± 2 GWE, Stärke 27,5 GWE ± 12,5 GWE. The following tolerance limits of the starting materials for production are specified on weight units (GWE): Metal salt / metal salts 5 GWE ± 1 GWE, citric acid 3 GWE ± 1 GWE, water 10 GWE ± 2 GWE, Strength 27.5 GWE ± 12.5 GWE.

Die erfindungsgemäßen Metallnanoschäume haben folgende auf die Gewichtseinheit (GWE) Gramm bezogene Toleranzgrenzen der Ausgangsstoffe zur Herstellung vorgegeben: Metallsalz/Metallsalze 5 g ± 1 g, Zitronensäure 3 g ± 1 g, Wasser 10 g ± 2 g, Stärke 27,5 g ± 12,5 g. The metal nanofoams according to the invention have the following tolerance limits of the starting materials, based on the weight unit (GWE) grams, for the preparation: Metal salt / metal salts 5 g ± 1 g, citric acid 3 g ± 1 g, water 10 g ± 2 g, Strength 27.5 g ± 12.5 g.

Mit dem Nanometer-Hohlräume auslösenden Reaktionssystem, das aus dem vorgegebenen Gewichtsverhältnis aus Stärke und Zitronensäure besteht, werden vorteilhafterweise nicht giftige Ausgangsstoffe für die Herstellung von Metall-Nanoschäumen erfindungsgemäß eingesetzt.With the nanometer cavities triggering reaction system, which consists of the predetermined weight ratio of starch and citric acid, non-toxic starting materials for the production of metal nanofoams are advantageously used according to the invention.

Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Herstellung mit anschließenden Ausführungsbeispielen genannt. Das Salz eines vorgegebenen Metalls oder auch zwei oder mehrere Salze von vorgegebenen Metallen, falls ein Nanoschaum aus einer Legierung angestrebt wird, bevorzugt ein Nitrat, wird mit Zitronensäure in Wasser umgesetzt und gelöst.Hereinafter, a detailed description will be given of the manufacture with subsequent embodiments. The salt of a given metal or two or more salts of predetermined metals, if an alloy foam is sought, preferably a nitrate, is reacted with citric acid in water and dissolved.

Als Salze werden insbesondere Metall-Nitrate eingesetzt.The salts used are in particular metal nitrates.

Erfindungsgemäß werden als Ausgangsstoffe-Ansatz auf 5 Gramm Metallsalz 3 Gramm Zitronensäure und 10 Milliliter Wasser eingesetzt und daraus eine wässrige Lösung hergestellt. Die wässrige Lösung wird mit 15 bis 40 Gramm Maisstärke, besonders bevorzugt 30 Gramm, verrührt. Aus der wässrigen Lösung und der in ihr verrührten Stärke entsteht ein rheopexes, nicht-Newtonsches Fluid, welches sich vergießen lässt, in Ruhe jedoch ein festes Gel darstellt. Dieser Gel-Rohling wird in eine vorgegebene Form gegossen und in einem Ofen unter Schutzgas, z. B. Stickstoff, oder im Vakuum bei 400 bis 600°C, besonders bevorzugt bei 500°C, zur Reaktion gebracht und verbrannt. Die Reaktion ist exotherm, es wird also auch Wärme freigesetzt, was bei größeren Ansätzen der Ausgangsstoffe zu beachten ist. Je nach Abmaße des Gels kann bereits nach einer halben Stunde Verweilzeit im als hochtemperierter Reaktionsbehälter wirkenden Ofen der Metallnanoschaumblock dem hochtemperierten Reaktionsbehälter entnommen und abgekühlt werden. Sind die Abmaße des Gels größer, ist eine Verweilzeit bis zu 2 Stunden erforderlich.According to the invention, starting materials used are 5 grams of metal salt, 3 grams of citric acid and 10 milliliters of water, and an aqueous solution is prepared therefrom. The aqueous solution is stirred with 15 to 40 grams of corn starch, more preferably 30 grams. From the aqueous solution and the starch stirred into it, a rheopexes, non-Newtonian fluid is formed, which can be shed, but at rest represents a solid gel. This gel blank is poured into a predetermined shape and placed in an oven under inert gas, for. As nitrogen, or in vacuo at 400 to 600 ° C, more preferably at 500 ° C, reacted and burned. The reaction is exothermic, so it releases heat, which is to be considered with larger beginnings of the starting materials. Depending on the dimensions of the gel, the metal nanofoam block can be removed from the high-temperature reaction vessel and cooled after only half an hour residence time in the oven operating as a high-temperature reaction vessel. If the dimensions of the gel are larger, a residence time of up to 2 hours is required.

Variationen des angegebenen Grundverfahrens beziehen sich auf die Form des Endprodukts und auf die Prozessführung, die diskret und kontinuierlich sein kann.Variations of the stated basic method refer to the shape of the final product and to the process management, which can be discrete and continuous.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können z. B. Nanoschäume folgender Metalle hergestellt werden: Eisen, Kobalt, Nickel, Platin, Palladium, Gold, Silber, Kupfer sowie Legierungen mit einem dieser Metalle.With the method according to the invention z. Example, nanofoams of the following metals are prepared: iron, cobalt, nickel, platinum, palladium, gold, silver, copper and alloys with one of these metals.

Zusammenfassend kann festgestellt werden,
dass es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, Metallnanoschäume von hoher Qualität aus sehr billigen Ausgangsstoffen, mit geringem Aufwand und in kurzer Zeit herzustellen. Das Verfahren kann zudem auf eine breite Klasse von metallischen Materialien angewandt werden, die bisher nicht in der Aerogel-Form dargestellt werden können. Zudem sind die Herstellung der Metallnanoschäume und die hergestellten Metallnanoschäume selbst umweltschonend.
In summary, it can be stated
that it is possible with the inventive method to produce high quality metal nanofoams from very cheap starting materials, with little effort and in a short time. The method can also be applied to a broad class of metallic materials which hitherto can not be represented in airgel form. In addition, the production of the metal nanofoams and the produced metal nanofoams themselves are environmentally friendly.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Further developments and advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird mittels Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments.

Das Verfahren zur Herstellung von Metallnanoschäumen weist als Ausgangsstoffe zumindest mindestens ein Metallsalz (MS), Zitronensäure (ZS) und Wasser (W) sowie Stärke (S) im Wesentlichen mit einem Basis-Gewichtseinheiten-Verhältnis MS:ZS:W:S = 5:3:10:27,5 auf, wobei die Ausgangsstoffe zu einem rheopexen, nicht-Newtonschen Fluid vermischt werden, wobei das entstandene rheopexe, nicht-Newtonsche Fluid zumindest mit einer exothermen Reaktion in einer inerten Umgebung (auch Vakuum) zu einem Block aus Metallnanoschaum ausgebildet wird.The process for producing metal nanofoams has as starting materials at least at least one metal salt (MS), citric acid (ZS) and water (W) and starch (S) essentially having a basic weight unit ratio MS: ZS: W: S = 5: 3: 10: 27.5, wherein the starting materials are mixed to a rheopexen, non-Newtonian fluid, wherein the resulting rheopex non-Newtonian fluid at least with an exothermic reaction in an inert environment (also vacuum) to a block of metal nanofoam is trained.

Folgende auf Gewichtseinheiten (GWE) bezogenen Toleranzgrenzen der Ausgangsstoffe können zur Herstellung vorgegeben werden: Metallsalz/Metallsalze 5 GWE ± 1 GWE, Zitronensäure 3 GWE ± 1 GWE, Wasser 10 GWE ± 2 GWE, Stärke 27,5 GWE ± 12,5 GWE. The following tolerance limits of the starting materials based on weight units (GWE) can be specified for production: Metal salt / metal salts 5 GWE ± 1 GWE, citric acid 3 GWE ± 1 GWE, water 10 GWE ± 2 GWE, Strength 27.5 GWE ± 12.5 GWE.

Dabei kann z. B. eine Gewichtseinheit (GWE) ein Gramm oder ein Kilogramm sein.It can be z. One unit of weight (GWE) may be one gram or one kilogram.

Im Detail werden zumindest folgende Schritte durchgeführt:

  • – Umsetzung mindestens eines Metallsalzes mit Zitronensäure in Wasser zu einer Lösung,
  • – Verrühren der wässrigen Lösung mit Stärke solange, bis ein rheopexes, nicht-Newtonsches Fluid entsteht,
  • – Verflüssigung zu einem vergießbaren Gel-Rohling,
  • – Gießen des Gel-Rohlings in eine vorgegebene Form,
  • – Erhitzen des in der Form befindlichen Gel-Rohlings in einem hochtemperierten Reaktionsbehälter mit Schutzgas-Reaktionsraum oder mit Vakuum zur Durchführung einer exothermen Reaktion,
  • – Entnahme des durch die exotherme Reaktion entstehenden Metallnanoschaumblocks,
  • – Abkühlung des Metallnanoschaumblocks.
In detail, at least the following steps are performed:
  • Conversion of at least one metal salt with citric acid in water to a solution,
  • Stirring the aqueous solution with starch until a rheopexes, non-Newtonian fluid is formed,
  • Liquefaction into a pourable gel blank,
  • Casting the gel blank into a predetermined shape,
  • Heating of the in-mold gel blank in a high-temperature reaction vessel with protective gas reaction space or with a vacuum for carrying out an exothermic reaction,
  • Removal of the metal nanofoam block resulting from the exothermic reaction,
  • - cooling of the metal nanofoam block.

Im Folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele angegeben.In the following several embodiments are given.

Ausführungsbeispiel 1Embodiment 1

Die Herstellung von Nickel-Nanoschaum erfolgt folgendermaßen:

  • – Umsetzung von 5 Gramm Nickel-Nitrat Hexahydrat zusammen mit 3 Gramm Zitronensäure in 10 Milliliter Wasser zu einer wässrigen Lösung,
  • – Verrühren der wässrigen Lösung mit 20 Gramm Maisstärke solange, bis ein rheopexes, nicht-Newtonsches Fluid entsteht,
  • – Verflüssigung zu einem vergießbaren Gel-Rohling,
  • – Gießen des Gel-Rohlings in eine vorgegebene Form,
  • – Erhitzen des in der Form befindlichen Gel-Rohlings in einem Ofen bei 450°C mit Schutzgas-Umgebung unter Argon für 20 Minuten zur Durchführung einer exothermen Reaktion,
  • – Entnahme des durch die exotherme Reaktion entstehenden Nickelnanoschaumblocks,
  • – Abkühlung des Nickelnanoschaumblocks.
The production of nickel nanofoam takes place as follows:
  • Conversion of 5 grams of nickel nitrate hexahydrate together with 3 grams of citric acid in 10 milliliters of water to an aqueous solution,
  • Stirring the aqueous solution with 20 grams of corn starch until a rheopexes, non-Newtonian fluid is formed,
  • Liquefaction into a pourable gel blank,
  • Casting the gel blank into a predetermined shape,
  • Heating the in-mold gel blank in an oven at 450 ° C with inert gas atmosphere under argon for 20 minutes to effect an exothermic reaction,
  • Removal of the nickel nanofoam block resulting from the exothermic reaction,
  • - cooling of the nickel nanofoam block.

Die anschließende porosimetrische Analyse des Nickelnanoschaumblocks ergibt eine innere Oberfläche von 304 m2/g und ein inneres Volumen von 98 cm3/g. Die Dichte beträgt 10 kg/m3.The subsequent porosimetric analysis of the nickel nanofoam block gives an internal surface area of 304 m 2 / g and an internal volume of 98 cm 3 / g. The density is 10 kg / m 3 .

Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2

Die Herstellung eines weiteren zweiten Nickel-Nanoschaums erfolgt folgendermaßen:

  • – Umsetzung von 5 Gramm Nickel-Nitrat Hexahydrat zusammen mit 3 Gramm Zitronensäure in 10 Milliliter Wasser zu einer wässrigen Lösung,
  • – Verrühren der wässrigen Lösung mit 30 Gramm Maisstärke (gegenüber 20 Gramm Maisstärke im Ausführungsbeispiel 1) solange, bis ein rheopexes, nicht-Newtonsches Fluid entsteht,
  • – Verflüssigung zu einem vergießbaren Gel-Rohling,
  • – Gießen des Gel-Rohlings in eine vorgegebene Form,
  • – Erhitzen des in der Form befindlichen Gel-Rohlings in einem Ofen bei 450°C mit Schutzgas-Umgebung unter Argon für 20 Minuten zur Durchführung einer exothermen Reaktion,
  • – Entnahme des durch die exotherme Reaktion entstehenden Nickelnanoschaumblocks,
  • – Abkühlung des Nickelnanoschaumblocks.
The production of a further second nickel nanofoam takes place as follows:
  • Conversion of 5 grams of nickel nitrate hexahydrate together with 3 grams of citric acid in 10 milliliters of water to an aqueous solution,
  • Stirring the aqueous solution with 30 grams of corn starch (compared to 20 grams of corn starch in Example 1) until a rheopexes, non-Newtonian fluid is formed,
  • Liquefaction into a pourable gel blank,
  • Casting the gel blank into a predetermined shape,
  • Heating the in-mold gel blank in an oven at 450 ° C with inert gas atmosphere under argon for 20 minutes to effect an exothermic reaction,
  • Removal of the nickel nanofoam block resulting from the exothermic reaction,
  • - cooling of the nickel nanofoam block.

Die anschließende porosimetrische Analyse des Nickelnanoschaumblocks ergibt eine innere Oberfläche von 329 m2/g und ein inneres Volumen von 107 cm3/g.The subsequent porosimetric analysis of the nickel nanofoam block gives an internal surface area of 329 m 2 / g and an internal volume of 107 cm 3 / g.

Ausführungsbeispiel 3Embodiment 3

Die Herstellung von FeCoNi-Legierungs-Nanoschaum erfolgt folgendermaßen:

  • – Umsetzung von jeweils 1 Gramm Nickel-Nitrat, Eisen-Nitrat und Cobalt-Nitrat zusammen mit 2 Gramm Zitronensäure in 7 Milliliter Wasser zu einer wässrigen Lösung,
  • – Verrühren der wässrigen Lösung mit 15 Gramm Maisstärke solange, bis ein rheopexes, nicht-Newtonsches Fluid entsteht,
  • – Verflüssigung zu einem vergießbaren Gel-Rohling,
  • – Gießen des Gel-Rohlings in eine vorgegebene Form,
  • – Erhitzen des in der Form befindlichen Gel-Rohlings in einem Ofen bei 450°C mit Schutzgas-Umgebung unter Argon für 20 Minuten zur Durchführung einer exothermen Reaktion,
  • – Entnahme des durch die exotherme Reaktion entstehenden FeCoNi-Legierungs-Nanoschaumblocks,
  • – Abkühlung des FeCoNi-Legierungs-Nanoschaumblocks.
The production of FeCoNi alloy nanofoam takes place as follows:
  • Reacting 1 gram each of nickel nitrate, iron nitrate and cobalt nitrate together with 2 grams of citric acid in 7 milliliters of water to form an aqueous solution,
  • - Stir the aqueous solution with 15 grams of corn starch until a rheopexes, non-Newtonian fluid is formed,
  • Liquefaction into a pourable gel blank,
  • Casting the gel blank into a predetermined shape,
  • Heating the in-mold gel blank in an oven at 450 ° C with inert gas atmosphere under argon for 20 minutes to effect an exothermic reaction,
  • Removal of the FeCoNi alloy nanofoam block resulting from the exothermic reaction,
  • - Cooling of the FeCoNi alloy nanofoam block.

Die anschließende porosimetrische Analyse des entstandenen FeCoNi-Legierung-Nanoschaumblocks ergibt eine innere Oberfläche von 180 m2/g.The subsequent porosimetric analysis of the resulting FeCoNi alloy nanofoam block results in an inner surface area of 180 m 2 / g.

Ausführungsbeispiel 4Embodiment 4

Die Herstellung von Platinnanoschaum erfolgt folgendermaßen:

  • – Umsetzung von 1 Gramm Platin-Acethylacetonat zusammen mit 0,6 Gramm Zitronensäure in 2 Milliliter Wasser zu einer Lösung,
  • – Verrühren der wässrigen Lösung mit 4 Gramm Maisstärke solange, bis ein rheopexes, nicht-Newtonsches Fluid entsteht,
  • – Verflüssigung zu einem vergießbaren Gel-Rohling,
  • – Gießen des Gel-Rohlings in eine vorgegebene Form,
  • – Erhitzen des in der Form befindlichen Gel-Rohlings in einem Ofen bei 450°C mit Schutzgas-Umgebung unter Argon für 20 Minuten zur Durchführung einer exothermen Reaktion,
  • – Entnahme des durch die exotherme Reaktion entstehenden Platinnanoschaumblocks,
  • – Abkühlung des Platinnanoschaumblocks.
The production of platinnano foam takes place as follows:
  • Conversion of 1 gram of platinum acetoacetonate together with 0.6 gram of citric acid in 2 milliliters of water to a solution,
  • Stirring of the aqueous solution with 4 grams of corn starch until a rheopexes, non-Newtonian fluid is formed,
  • Liquefaction into a pourable gel blank,
  • Casting the gel blank into a predetermined shape,
  • Heating the in-mold gel blank in an oven at 450 ° C with inert gas atmosphere under argon for 20 minutes to effect an exothermic reaction,
  • Removal of the platinum nanofoam block resulting from the exothermic reaction,
  • - Cooling of the platinum foam block.

Die anschließende porosimetrische Analyse des Platinnanoschaumblocks ergibt eine innere Oberfläche (auf ein Gramm bezogen) von 253 m2/g.The subsequent porosimetric analysis of the platinum nanofoam block gives an inner surface area (on a gram) of 253 m 2 / g.

Die exothermen Reaktionen können in einem hochtemperierten Reaktionsbehälter mit innerem intertem Reaktionsraum – einem Ofen mit Schutzgas oder einem Ofen mit Vakuum – durchgeführt werden. The exothermic reactions can be carried out in a high-temperature reaction vessel with an internal inert reaction space - an oven with inert gas or a furnace with vacuum.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind:
Da nur das in der Druckschrift Tappan et al.: Ultralow-density nanostructural metal foams combustion synthesis, morphology and composition, Journal of the American Chemical Society, 2006, 128 (20) 6589–6594 , beschriebene Verfahren mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vergleichbar ist und ähnlich hochwertige Aerogele bzw. Nanoschäume liefert, werden die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem bekannten Verfahren genannt:

  • 1) Das erfindungsgemäße Verfahren ist kostengünstiger, weil keine aufwändige Synthese des energetischen Liganden benötigt wird.
  • 2) Das erfindungsgemäße Verfahren ist sicherer in der Anwendung, weil keine brisanten Komponenten – Bisamotetrazol und seine Metallkomplexe – eingesetzt werden.
  • 3) Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachhaltiger, weil erstens nur nachwachsende Rohstoffe oder Mineralien als Ausgangsstoffe eingesetzt werden, und zweitens die aufwändige chemische Synthese des Liganden entfällt, die extrem giftige Chemikalien (Cyanamid) und große Mengen Lösungsmittel zum Einsatz gelangen.
  • 4) Schließlich liefert das erfindungsgemäße Verfahren Metall-Aerogele mit durchschnittlich größerer innerer Oberfläche pro Gramm Metallnanoschaum (329 m2/g im Ausführungsbeispiel 4 gegenüber im Stand der Technik angegebenen 278 m2/g).
The advantages of the method according to the invention are:
Because only in the Tappan et al .: Ultralow-density nanostructural metal foams combustion synthesis, morphology and composition, Journal of the American Chemical Society, 2006, 128 (20) 6589-6594 , method described is comparable to the method according to the invention and similarly high quality aerogels or nanofoams supplies, the advantages of the method according to the invention over the known method are mentioned:
  • 1) The inventive method is less expensive because no complex synthesis of the energetic ligand is needed.
  • 2) The inventive method is safer to use because no explosive components - bisamotetrazole and its metal complexes - are used.
  • 3) The inventive method is more sustainable because, firstly, only renewable raw materials or minerals are used as starting materials, and secondly eliminates the complex chemical synthesis of the ligand, the extremely toxic chemicals (cyanamide) and large amounts of solvent used.
  • 4) Finally, the process according to the invention provides metal aerogels having an average inner surface area per gram of metal nanofoam (329 m 2 / g in the exemplary embodiment 4 compared to 278 m 2 / g stated in the prior art).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • Druckschrift Tappan et al.: Ultralow-density nanostructural metal foams combustion synthesis, morphology and composition, Journal of the American Chemical Society, 2006, 128 (20) 6589–6594 [0047] Tappan et al .: Ultralow-density nanostructural metal foams combustion synthesis, morphology and composition, Journal of the American Chemical Society, 2006, 128 (20) 6589-6594 [0047]

Claims (14)

Verfahren zur Herstellung von Metallnanoschäumen, gekennzeichnet dadurch, dass als Ausgangsstoffe zumindest mindestens ein Metallsalz (MS), Zitronensäure (ZS) und Wasser (W) sowie Stärke (S) eingesetzt werden, die zu einem rheopexen, nicht-Newtonschen Fluid vermischt werden, wobei das entstandene rheopexe, nicht-Newtonsche Fluid zumindest mit einer exothermen Reaktion innerhalb einer inerten Umgebung zu einem Block aus Metallnanoschaum ausgebildet wird.Process for the production of metal nanofoams, characterized by that at least at least one metal salt (MS), citric acid (ZS) and water (W) and starch (S) are used as starting materials, which are mixed to a rheopexen, non-Newtonian fluid, wherein the resulting rheopaque, non-Newtonian fluid is formed into a block of metal nanofoam at least with an exothermic reaction within an inert environment. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Ausgangsstoffe – zumindest mindestens ein Metallsalz (MS), Zitronensäure (ZS) und Wasser (W) sowie Stärke (S) – im Wesentlichen mit einem Gewichts-Verhältnis MS:ZS:W:S = 5:3:10:27,5 eingesetzt und zu dem rheopexen, nicht-Newtonschen Fluid vermischt werden.Method according to claim 1, characterized by that the starting materials - at least at least one metal salt (MS), citric acid (ZS) and water (W) and starch (S) - essentially with a weight ratio MS: ZS: W: S = 5: 3: 10: 27.5 and mixed to form the rheopex non-Newtonian fluid. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass folgende auf Gewichtseinheiten (GWE) bezogenen Toleranzgrenzen der Ausgangsstoffe zur Herstellung vorgegeben sind: Metallsalz/Metallsalze (MS), 5 GWE ± 1 GWE, Zitronensäure (ZS) 3 GWE ± 1 GWE, Wasser (W) 10 GWE ± 2 GWE, Stärke (S) 27,5 GWE ± 12,5 GWE.
A method according to claim 2, characterized in that the following on weight units (GWE) related tolerance limits of the starting materials are predetermined for the preparation: Metal salt / metal salts (MS), 5 GWE ± 1 GWE, Citric acid (ZS) 3 GWE ± 1 GWE, Water (W) 10 GWE ± 2 GWE, Strength (S) 27.5 GWE ± 12.5 GWE.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Detail folgende Schritte durchgeführt werden: – Umsetzung mindestens eines Metallsalzes mit Zitronensäure in Wasser zu einer wässrigen Lösung, – Verrühren der wässrigen Lösung mit Stärke solange, bis ein rheopexes, nicht-Newtonsches Fluid entsteht, – Verflüssigung zu einem vergießbaren Gel-Rohling, – Gießen des Gel-Rohlings in eine vorgegebene Form, – Erhitzen des in der Form befindlichen Gel-Rohlings in einem hochtemperierten Reaktionsbehälter mit Schutzgas-Reaktionsraum oder mit Vakuum-Reaktionsraum zur Durchführung einer exothermen Reaktion, – Entnahme des durch die exotherme Reaktion entstehenden Metallnanoschaumblocks, – Abkühlung des Metallnanoschaumblocks.Process according to claims 1 to 3, characterized in that the following steps are carried out in detail: - reaction of at least one metal salt with citric acid in water to an aqueous solution, - stirring of the aqueous solution with starch until a rheopexes, non-Newtonian fluid - Liquefaction into a pourable gel blank, - Casting the gel blank in a predetermined shape, - Heating the in-mold gel blank in a high-temperature reaction vessel with inert gas reaction space or with a vacuum reaction chamber to perform an exothermic reaction - removal of the metal nanofoam block resulting from the exothermic reaction, - cooling of the metal nanofoam block. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die exothermen Reaktionen in einem hochtemperierten Reaktionsbehälter mit innerem intertem Reaktionsraum, einem Ofen mit Schutzgas oder einem Ofen mit Vakuum, durchgeführt werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the exothermic reactions in a high-temperature reaction vessel with an inner intertem reaction space, an oven with inert gas or a furnace with vacuum, are performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Stärke Maisstärke eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that corn starch is used as starch. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme des Metallnanoschaumblocks nach der exothermen Reaktion aus dem hochtemperierten Reaktionsbehälter je nach Abmaßen des Gel-Rohlings nach ca. 20 Minuten bis nach 2 Stunden zur nachfolgenden Abkühlung vorgenommen wird.A method according to claim 4, characterized in that the removal of the metal nanofoam block is carried out after the exothermic reaction from the high-temperature reaction vessel depending on the dimensions of the gel blank after about 20 minutes to 2 hours for subsequent cooling. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ausbildung der Metallnanoschaumblöcke Platinmetalle und Metalle der Eisengruppe eingesetzt werden.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that platinum metals and metals of the iron group are used for the formation of the metal nanofoam blocks. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Nickel-Nanoschaums folgende Schritte durchgeführt werden: – Umsetzung von 5 Gramm Nickel-Nitrat Hexahydrat zusammen mit 3 Gramm Zitronensäure in 10 Milliliter Wasser zu einer wässrigen Lösung, – Verrühren der wässrigen Lösung mit 20 Gramm Maisstärke solange, bis ein rheopexes, nicht-Newtonsches Fluid entsteht, – Verflüssigung zu einem vergießbaren Gel-Rohling, – Gießen des Gel-Rohlings in eine vorgegebene Form, – Erhitzen des in der Form befindlichen Gel-Rohlings in einem hochtemperierten Reaktionsbehälter bei 450°C mit Schutzgas-Umgebung unter Argon für 20 Minuten zur Durchführung einer exothermen Reaktion, – Entnahme des durch die exotherme Reaktion entstehenden Nickelnanoschaumblocks, – Abkühlung des Nickelnanoschaumblocks.Method according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the following steps are carried out for the preparation of a nickel nanofoam: - reaction of 5 grams of nickel nitrate hexahydrate together with 3 grams of citric acid in 10 milliliters of water to an aqueous solution, - stirring the aqueous solution with 20 grams of corn starch until a rheopexes, non-Newtonian fluid is formed, - liquefaction into a pourable gel blank, Casting the gel blank into a predetermined shape, heating the gel blank in the mold in a high temperature reaction vessel at 450 ° C. with protective gas atmosphere under argon for 20 minutes to carry out an exothermic reaction, removing the gel by the exotherm Reaction of the resulting nickel nanofoam block, - cooling of the nickel nanofoam block. Verfahren nach einem der Ansprüche 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines weiteren Nickel-Nanoschaums folgende Schritte durchgeführt werden: – Umsetzung von 5 Gramm Nickel-Nitrat Hexahydrat zusammen mit 3 Gramm Zitronensäure in 10 Milliliter Wasser zu einer wässrigen Lösung, – Verrühren der wässrigen Lösung mit 30 Gramm Maisstärke solange, bis ein rheopexes, nicht-Newtonsches Fluid entsteht, – Verflüssigung zu einem vergießbaren Gel-Rohling, – Gießen des Gel-Rohlings in eine vorgegebene Form, – Erhitzen des in der Form befindlichen Gel-Rohlings in dem hochtemperierten Reaktionsbehälter bei 450°C mit Schutzgas-Umgebung unter Argon für 20 Minuten zur Durchführung einer exothermen Reaktion, – Entnahme des durch die exotherme Reaktion entstehenden Nickelnanoschaumblocks, – Abkühlung des Nickelnanoschaumblocks.Method according to one of claims 9, characterized in that for the production of a further nickel nanofoam the following steps are carried out: reaction of 5 grams of nickel nitrate hexahydrate together with 3 grams of citric acid in 10 milliliters of water to an aqueous solution, stirring of the aqueous Solution with 30 grams of corn starch until a rheopexes, non-Newtonian fluid is formed, - liquefaction into a pourable gel blank, - pouring the gel blank into a predetermined shape, - heating the in-mold gel blank in the high-temperature Reaction vessel at 450 ° C with inert gas atmosphere under argon for 20 minutes to carry out an exothermic reaction, - Removing the nickel foam block formed by the exothermic reaction, - Cooling of the nickel foam block. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines FeCoNi-Legierungs-Nanoschaums folgende Schritte durchgeführt werden: – Umsetzung von jeweils 1 Gramm Nickel-Nitrat, Eisen-Nitrat und Cobalt-Nitrat zusammen mit 2 Gramm Zitronensäure in 7 Milliliter Wasser zu einer wässrigen Lösung, – Verrühren der wässrigen Lösung mit 15 Gramm Maisstärke solange, bis ein rheopexes, nicht-Newtonsches Fluid entsteht, – Verflüssigung zu einem vergießbaren Gel-Rohling, – Gießen des Gel-Rohlings in eine vorgegebene Form, – Erhitzen des in der Form befindlichen Gel-Rohlings in dem hochtemperierten Reaktionsbehälter bei 450°C mit Schutzgas-Umgebung unter Argon für 20 Minuten zur Durchführung einer exothermen Reaktion, – Entnahme des durch die exotherme Reaktion entstehenden FeCoNi-Legierungs-Nanoschaumblocks, – Abkühlung des FeCoNi-Legierungs-Nanoschaumblocks.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the following steps are carried out for the preparation of a FeCoNi alloy nanofoam: - Implementation of 1 gram of nickel nitrate, iron nitrate and cobalt nitrate together with 2 grams of citric acid in 7 Milliliters of water to an aqueous solution, - stirring the aqueous solution with 15 grams of corn starch until a rheopexes, non-Newtonian fluid is formed, - liquefaction into a pourable gel blank, - pouring the gel blank into a predetermined shape, - heating of the in-mold gel blank in the high-temperature reaction vessel at 450 ° C with inert gas atmosphere under argon for 20 minutes to carry out an exothermic reaction, - Removing the FeCoNi alloy nanofoam block resulting from the exothermic reaction, - Cooling of FeCoNi Alloy Nano foam block. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Platinnanoschaums folgende Schritte durchgeführt werden: – Umsetzung von 1 Gramm Platin-Acethylacetonat zusammen mit 0,6 Gramm Zitronensäure in 2 Milliliter Wasser zu einer wässrigen Lösung, – Verrühren der wässrigen Lösung mit 4 Gramm Maisstärke solange, bis ein rheopexes, nicht-Newtonsches Fluid entsteht, – Verflüssigung zu einem vergießbaren Gel-Rohling, – Gießen des Gel-Rohlings in eine vorgegebene Form, – Erhitzen des in der Form befindlichen Gel-Rohlings in dem hochtemperierten Reaktionsbehälter bei 450°C mit Schutzgas-Umgebung unter Argon für 20 Minuten zur Durchführung einer exothermen Reaktion, – Entnahme des durch die exotherme Reaktion entstehenden Platinnanoschaumblocks, – Abkühlung des Platinnanoschaumblocks.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that for the preparation of a Platinnanoschaums the following steps are carried out: - Implementation of 1 gram of platinum acetoacetonate together with 0.6 grams of citric acid in 2 milliliters of water to an aqueous solution, - stirring the aqueous Solution with 4 grams of corn starch until a rheopexes, non-Newtonian fluid is formed, - liquefaction into a pourable gel blank, - pouring the gel blank into a predetermined shape, - heating the in-mold gel blank in the high-temperature Reaction vessel at 450 ° C with inert gas atmosphere under argon for 20 minutes to carry out an exothermic reaction, - Removing the platinum nanoshoam block resulting from the exothermic reaction, - Cooling of Platinnanoschaumblocks. Metallnanoschäume, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsstoffe zumindest ein Metallsalz (MS), Zitronensäure (ZS) und Wasser (W) sowie Stärke (S) im Wesentlichen mit einem Gewichts-Verhältnis MS:ZS:W:S = 5:3:10:27,5 eingesetzt sind.Metal nanofoams, produced by the process according to one of claims 1 to 12, characterized in that as starting materials at least one metal salt (MS), citric acid (ZS) and water (W) and starch (S) substantially with a weight ratio MS: ZS: W: S = 5: 3: 10: 27.5 are used. Metallnanoschäume nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass folgende auf Gewichtseinheiten (GWE) bezogenen Toleranzgrenzen der Ausgangsstoffe zur Herstellung vorgegeben sind: Metallsalz/Metallsalze 5 GWE ± 1 GWE, Zitronensäure 3 GWE ± 1 GWE, Wasser 10 GWE ± 2 GWE, Stärke 27,5 GWE ± 12,5 GWE.
Metal nanofoams according to Claim 13, characterized in that the following tolerance limits of the starting materials, based on weight units (GWE), are predetermined for production: Metal salt / metal salts 5 GWE ± 1 GWE, citric acid 3 GWE ± 1 GWE, water 10 GWE ± 2 GWE, Strength 27.5 GWE ± 12.5 GWE.
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