專利名稱：金屬多孔材料的制備方法及由該方法制得的金屬多孔材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種金屬多孔材料的制備方法及由該方法制得的金屬多孔材料。
背景技術(shù)：
貴金屬催化劑是ー種能改變化學(xué)反應(yīng)速度而本身又不參與反應(yīng)的材料。貴金屬的d電子軌道未填滿，表面易吸附反應(yīng)物，因而催化活性較高，同時貴金屬還具有耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等優(yōu)良特性，可被廣泛用作廢氣凈化催化劑。貴金屬的催化作用與其比表面積密切相關(guān)，比表面積越大，催化效率越高。為提高貴金屬的催化效率，通常通過制備納米貴金屬顆?；蛑苽涠嗫踪F金屬膜來實現(xiàn)。但貴金屬納米顆粒易團(tuán)聚，應(yīng)用上受到一定的阻礙；而多孔貴金屬膜的制備エ藝仍未成熟。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,有必要提供一種エ藝穩(wěn)定可靠的金屬多孔材料的制備方法。另外，還有必要提供ー種由上述方法所制得的金屬多孔材料。ー種金屬多孔材料的制備方法，其包括如下步驟
提供基材；
采用熱浸鍍法在該基材的表面形成一預(yù)制層，該預(yù)制層中含有貴金屬X和金屬M，所述貴金屬X為金、銀、鉬、鈀、銠、銥、鋨及釕中的ー種或以上；所述金屬M為鈣、鋁、鎂及鋅中的ー種或以上，所述預(yù)制層中金屬M的質(zhì)量百分含量為30 70% ；
采用電化學(xué)蝕刻法去除所述預(yù)制層的表層部分的金屬M，使預(yù)制層的表層部分形成一多孔貴金屬層，該電化學(xué)蝕刻法中所使用的電解液為鹽酸、硫酸、甲酸、こ酸和草酸中的一種?！N金屬多孔材料包括基材、形成于基材上的金屬層及形成于金屬層上的多孔貴金屬層，該金屬層中含有貴金屬X和金屬M,該多孔貴金屬層中含有貴金屬X,所述貴金屬X為金、銀、鉬、鈀、銠、銥、鋨及釕中的ー種或以上；所述金屬M為鈣、鋁、鎂及鋅中的一種或以上，所述金屬層中金屬M的質(zhì)量百分含量為30 70%。本發(fā)明所述金屬多孔材料采用熱浸鍍技術(shù)在基材表面形成預(yù)制層，再通過電化學(xué)蝕刻法去除預(yù)制層的表層部分的金屬M，使預(yù)制層的表層部分形成多孔貴金屬層，所述制備方法的エ藝穩(wěn)定、可靠且環(huán)保。


圖I是本發(fā)明一較佳實施例金屬多孔材料的剖視圖。主要元件符號說明_
金屬多孑し材半斗10
基材11
金屬層13
多孔貴金屬層15如下具體實施方式
將結(jié)合上述附圖進(jìn)ー步說明本發(fā)明。
具體實施例方式本發(fā)明ー較佳實施方式的金屬多孔材料10(如圖I所示)的制備方法包括如下步驟
提供基材11，該基材11為不銹鋼或陶瓷。對基材11進(jìn)行預(yù)處理。所述預(yù)處理步驟包括先使用氫氧化鈉或氫氧化鉀等堿性溶液對基材11進(jìn)行除油除蠟，再使用去離子水對基材11進(jìn)行清洗，清洗完畢后將基材11烘干備用。采用熱浸鍍法在經(jīng)上述處理的基材11的表面形成一預(yù)制層，該預(yù)制層中含有貴 金屬X和金屬M，所述貴金屬X為金(Au)、銀(Ag)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)、鋨(Os)及釕(Ru)中的ー種或以上；所述金屬M為鈣、鋁、鎂及鋅中的ー種或以上，所述預(yù)制層中金屬M的質(zhì)量百分含量為30 70%。使用熱浸鍍爐，將所述貴金屬X和金屬M熔化成浸鍍液，熔化溫度為貴金屬X和金屬M的合金液相線溫度50°C以上，將基材11放入浸鍍液中進(jìn)行浸鍍，浸鍍時間為I 3min。所述預(yù)制層的厚度為5 10 μ m。使用電化學(xué)蝕刻法去除所述預(yù)制層的表層部分的金屬M，使預(yù)制層的表層部分形成一多孔貴金屬層15，該預(yù)制層未被去除金屬M的部分形成為金屬層13。所述電化學(xué)蝕刻法以沉積有預(yù)制層的基材11為陽極，以鹽酸、硫酸、甲酸、こ酸和草酸中的一種為電解液，所述電解液中鹽酸、硫酸、甲酸、こ酸或草酸的質(zhì)量百分含量為3 15% ;使用恒壓電源，電壓為2 5V，電流密度為O. 5 4mA/cm2，反應(yīng)時間為5 20min。所述多孔貴金屬層15中的孔的直徑為50 120nm，孔隙率為60 80%。所述多孔貴金屬層15的厚度為2 4 μ m。請再一次參閱圖1，由上述方法所制得的金屬多孔材料10包括基材11、形成于基材11上的金屬層13及形成于金屬層13上的多孔貴金屬層15。該基材11可為不銹鋼或陶瓷。該金屬層13中含有貴金屬X和金屬M，所述貴金屬X為金、銀、鉬、鈀、銠、銥、鋨及釕中的ー種或以上；所述金屬M為鈣、鋁、鎂及鋅中的ー種或以上，所述金屬層13中金屬M的質(zhì)量百分含量為30 70%。該金屬層13的厚度為I 8 μ m。該多孔貴金屬層15中含有貴金屬X。所述多孔貴金屬層15中的孔的直徑為50 120nm,孔隙率為60 80%。該多孔貴金屬層15的厚度為2 4 μ m。下面通過實施例來對本發(fā)明進(jìn)行具體說明。實施例I
本實施例所使用的基材11的材質(zhì)為不銹鋼。熱浸鍍預(yù)制層將金屬金和鈣按質(zhì)量比為I :2的比例進(jìn)行熔化，熔化的溫度為950°C，浸鍍時間為3min，預(yù)制層的厚度為IOym;
電化學(xué)蝕刻以硫酸為電解液，所述電解液中硫酸的質(zhì)量百分含量為15%，電壓為5V，電流密度為4mA/cm2，反應(yīng)時間為20min，多孔貴金屬層15的厚度為4 μ m。該多孔貴金屬層15的孔隙率為80%，孔徑大小為50nm。實施例2
本實施例所使用的基材11的材質(zhì)為陶瓷。
熱浸鍍預(yù)制層將金屬鈀和鎂按質(zhì)量比為63. 7 36. 3的比例進(jìn)行熔化，熔化的溫度為1350°C，浸鍍時間為2min，預(yù)制層的厚度為5μπι;
電化學(xué)蝕刻以こ酸為電解液，所述電解液中こ酸的質(zhì)量百分含量為3%，電壓為3V，電流密度為O. 5mA/cm2,反應(yīng)時間為5min，多孔貴金屬層15的厚度為2 μ m。該多孔貴金屬層15的孔隙率為60%，孔徑大小為120nm。實施例3
本實施例所使用的基材11的材質(zhì)為陶瓷。
熱浸鍍預(yù)制層將金屬鉬、釕和鋁按質(zhì)量比為25 25 50的比例進(jìn)行熔化，熔化的溫度為1127°C，浸鍍時間為3min，預(yù)制層的厚度為IOym;
電化學(xué)蝕刻以鹽酸為電解液，所述電解液中鹽酸的質(zhì)量百分含量為10%，電壓為3V，電流密度為3. 5mA/cm2,反應(yīng)時間為15min，多孔貴金屬層15的厚度為6 μ m。該多孔貴金屬層15的孔隙率為75%，孔徑大小為80nm。實施例4
本實施例所使用的基材11的材質(zhì)為不銹鋼。熱浸鍍預(yù)制層將金屬銥、鋨和鎂按質(zhì)量比為30 30 40的比例進(jìn)行熔化，熔化的溫度為950°C，浸鍍時間為2min，預(yù)制層的厚度為5μπι;
電化學(xué)蝕刻以硫酸和甲酸混合溶液為電解液，所述電解液中硫酸的質(zhì)量百分含量為5%，甲酸的質(zhì)量百分含量為10%，電壓為5V，電流密度為3mA/cm2，反應(yīng)時間為6min，多孔貴金屬層15的厚度為3 μ m。該多孔貴金屬層15的孔隙率為65%，孔徑大小為60nm。實施例5
本實施例所使用的基材11的材質(zhì)為陶瓷。熱浸鍍預(yù)制層將金屬鉬、銀和鋁按質(zhì)量比為35 35 30的比例進(jìn)行熔化，熔化的溫度為1400°C，浸鍍時間為3min，預(yù)制層的厚度為IOym;
電化學(xué)蝕刻以鹽酸和草酸混合溶液為電解液，所述電解液中鹽酸的質(zhì)量百分含量為3%，草酸質(zhì)量百分含量為7%，電壓為4V，電流密度為3mA/cm2，反應(yīng)時間為17min，多孔貴金屬層15的厚度為4 μ m。該多孔貴金屬層15的孔隙率為70%，孔徑大小為80nm。本發(fā)明所述金屬多孔材料10采用熱浸鍍技術(shù)在基材11表面形成預(yù)制層，再通過電化學(xué)蝕刻法去除預(yù)制層的表層部分的金屬M，使預(yù)制層的表層部分形成多孔貴金屬層15，所述制備方法的エ藝穩(wěn)定、可靠且環(huán)保。
權(quán)利要求
1.ー種金屬多孔材料的制備方法，其包括如下步驟 提供基材； 采用熱浸鍍法在該基材的表面形成一預(yù)制層，該預(yù)制層中含有貴金屬X和金屬M，所述貴金屬X為金、銀、鉬、鈀、銠、銥、鋨及釕中的ー種或以上；所述金屬M為鈣、鋁、鎂及鋅中的ー種或以上，所述預(yù)制層中金屬M的質(zhì)量百分含量為30 70% ； 采用電化學(xué)蝕刻法去除所述預(yù)制層的表層部分的金屬M，使預(yù)制層的表層部分形成一多孔貴金屬層，該電化學(xué)蝕刻法中所使用的電解液為鹽酸、硫酸、甲酸、こ酸和草酸中的一種。
2.如權(quán)利要求I所述的金屬多孔材料的制備方法，其特征在于所述基材為不銹鋼或陶瓷。
3.如權(quán)利要求I所述的金屬多孔材料的制備方法，其特征在于形成所述預(yù)制層的具體エ藝參數(shù)為使用熱浸鍍爐將所述貴金屬X和金屬M熔化成浸鍍液，熔化溫度為合金液相線溫度50°C以上，浸鍍時間為I 3min。
4.如權(quán)利要求I所述的金屬多孔材料的制備方法，其特征在于所述預(yù)制層的厚度為5 10 μ m0
5.如權(quán)利要求I所述的金屬多孔材料的制備方法，其特征在于所述電化學(xué)蝕刻法采用如下方式實現(xiàn)以鍍有預(yù)制層的基材為陽扱，以鹽酸、硫酸、甲酸、こ酸和草酸中的ー種為電解液，所述電解液中鹽酸、硫酸、甲酸、こ酸或草酸的質(zhì)量百分含量為3 15% ;使用恒壓電源，電壓為2飛V，電流密度為O. 5 4mA/cm2，反應(yīng)時間為5 20min。
6.如權(quán)利要求I所述的金屬多孔材料的制備方法，其特征在于所述多孔貴金屬層的厚度為2 4μ m。
7.如權(quán)利要求I所述的金屬多孔材料的制備方法，其特征在于所述多孔貴金屬層中的孔的直徑為50 120nm，孔隙率為60 80%。
8.—種金屬多孔材料，其包括基材、形成于基材上的金屬層及形成于金屬層上的多孔貴金屬層，其特征在于該金屬層中含有貴金屬X和金屬M，該多孔貴金屬層中含有貴金屬X，所述貴金屬X為金、銀、鉬、鈀、銠、銥、鋨及釕中的ー種或以上，所述金屬M為鈣、鋁及鎂中的ー種或以上，所述金屬層中金屬M的質(zhì)量百分含量為30 70%。
9.如權(quán)利要求8所述的金屬多孔材料，其特征在于所述多孔貴金屬層中的孔的直徑為50 120nm,孔隙率為60 80%。
10.如權(quán)利要求8所述的金屬多孔材料，其特征在干所述金屬層的厚度為I 8μπι。
11.如權(quán)利要求8所述的金屬多孔材料，其特征在于所述多孔貴金屬層的厚度為2 .4 μ m0
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬多孔材料的制備方法，其包括如下步驟提供基材；在該基材的表面形成一預(yù)制層，該預(yù)制層中含有貴金屬X和金屬M，所述貴金屬X為金、銀、鉑、鈀、銠、銥、鋨及釕中的一種或以上；所述金屬M為鈣、鋁、鎂及鋅中的一種或以上；采用電化學(xué)蝕刻法去除所述預(yù)制層的表層部分的金屬M，使預(yù)制層的表層部分形成一多孔貴金屬層，該電化學(xué)蝕刻法中所使用的電解液為鹽酸、硫酸、甲酸、乙酸和草酸中的一種。所述金屬多孔材料的制備方法穩(wěn)定可靠且環(huán)保。本發(fā)明還提供一種上述方法制得的金屬多孔材料。
文檔編號C23C2/04GK102691092SQ201110070389
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者張新倍, 戴龍文, 林順茂, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司