專利名稱：一種增強型納米多孔銅的制備方法
技術領域：
本發明屬于納米多孔材料的制備技術領域，具體涉及一種增強型納米多孔銅的制備方法。
背景技術：
脫合金法制備的納米多孔材料具有大的內表面積、高孔隙率和較均勻的納米孔， 因而使其在催化、過濾、分離、傳感、表面增強拉曼散射等學科具有重要的應用。目前，納米多孔材料的應用主要局限于納米多孔金、銀和鉬等，這種材料在制備過程中都有一到兩種的貴金屬，大大提高了制備成本。納米多孔采用銅進行制備的話，資源豐富且成本低，適合大規模地工業化生產，但是，現有技術制備的納米多孔銅，存在孔徑不均勻、韌帶尺寸不均勻、韌帶連接不完整等現象，使得納米多孔銅存在穩定性差、電導率低和強度差等缺點。
發明內容
本發明的目的是提供一種增強型納米多孔銅的制備方法，能夠制備出孔徑細小均勻、韌帶尺寸均勻、韌帶連接完整的增強型納米多孔銅。本發明所采用的技術方案是，一種增強型納米多孔銅的制備方法，該方法按照以下步驟實施步驟1)按照Cu與Zn的原子數百分比之和為100%，其中Cu為30% _50%，其余為Zn，將Cu、Zn塊材放入真空熔煉爐中制備Zn-Cu合金鑄錠，經過線切割加工成合金薄片， 再打磨合金薄片至表面平整光滑，在酒精中采用超聲波清洗10-15分鐘，再用蒸餾水沖洗干凈；步驟2)將步驟1得到的干凈的合金薄片置于混合液A中，合金薄片與混合液A的體積比小于1 100，混合液A中含有1 5mol/L的NH4Cl和3-5wt % ^ HC1，在50_70°C 水浴反應12 15小時至無明顯氣泡產生，即得到納米多孔銅；步驟3)將步驟2制備得到的納米多孔銅置于除氧蒸餾水中浸泡10-15分鐘，重新加入蒸餾水直至浸泡液為中性；步驟4)在兩份等量的50ml除氧蒸餾水中，分別加入0. 9 1. Ig的CuSO4 · 5H20 和3. 6 4. 4g的EDTA并分別攪拌充分，得到兩種稀釋液，再將該兩種稀釋液混合后充分攪拌得到混合液B，向該混合液B中邊逐滴加入1 2摩爾濃度的NaOH的同時邊進行攪拌，至混合液B的pH值調整到9 12之間，再加入1. 5 1. 6ml的甲醛溶液并充分攪拌，得到混合液C;步驟5)按納米多孔銅與混合液C的體積比小于1 100的配比，將步驟3得到的納米多孔銅置于步驟4得到的混合液C中，在50-70°C水浴反應10-15分鐘后，并室溫靜置 24-30小時，然后取出納米多孔銅并用蒸餾水沖洗干凈，即得增強型納米多孔銅。本發明的方法，利用了脫合金法，制備出孔徑細小均勻、韌帶尺寸均勻、韌帶連接完整的增強型納米多孔銅，孔徑為60 lOOnm，韌帶寬度150 220nm。本發明方法通過化學鍍銅獲得的增強型納米多孔銅，能夠實現銅原子在韌帶上均勻沉積增強韌帶的同時，改善韌帶之間的連接并修復斷裂的韌帶，較現有的納米多孔銅有更高的強度、結構穩定性和電導率，從而達到提高其強度、電導率和結構穩定性的作用；工藝簡單，便于推廣實施。
圖1是采用現有脫合金方法制備的納米多孔銅的電子掃描照片；圖2是采用本發明方法制備的增強型納米多孔銅斷面電子掃描照片。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。本發明方法制備增強型納米多孔銅，通過銅離子還原單質Cu在納米多孔銅內部的均勻沉積的方法得到，其反應原理為CU2+(aq)+2e- — Cu(S)。本發明方法進行增強型納米多孔銅的制備方法，按照以下步驟實施步驟1)按照Cu與Zn的原子數百分比之和為100%，其中Cu為30% _50%，其余為Zn，(優選3 7、4 6或5 5的比例)，將Cu、Zn塊材放入真空熔煉爐中制備Zn-Cu 合金鑄錠，經過線切割加工為長10mm、寬5mm、厚Imm的合金薄片，再用金相砂紙打磨至表面平整光滑，在酒精中采用超聲波清洗10-15分鐘，再用蒸餾水沖洗干凈；步驟2)將步驟1得到的干凈的合金薄片置于混合液A中，合金薄片與混合液A的體積比小于1 100，混合液A中含有1 5mol/L的NH4Cl和3-5wt % ^ HC1，在50_70°C 水浴反應12 15小時至無明顯氣泡產生，即得到納米多孔銅；步驟3)將步驟2(脫合金法)制備得到的納米多孔銅置于除氧蒸餾水中浸泡 10-15分鐘，重新加入蒸餾水直至浸泡液為中性，以便除去納米多孔銅制備過程中殘留的酸性或堿性物質，采用除氧蒸餾水的目的在于防止施鍍前后納米多孔銅的進一步氧化；步驟4)在兩份等量的50ml除氧蒸餾水中，分別加入0. 9 1. Ig的CuSO4 · 5H20 和3. 6 4. 4g的EDTA并分別攪拌充分，得到兩種稀釋液，再將該兩種稀釋液混合后充分攪拌得到混合液B，此時的混合液B中含有9 llg/L的CuSO4 ·5Η20和36 44g/L的EDTA， 向該混合液B中邊逐滴加入1 2M(或摩爾濃度)的NaOH的同時邊進行攪拌，至混合液B 的PH值調整到9 12之間，再加入1. 5 1. 6ml的甲醛溶液并充分攪拌，得到混合液C ；步驟5)按納米多孔銅與混合液C (或稱為鍍銅混合液)的體積比小于1 100的配比，將步驟3得到的納米多孔銅置于步驟4得到的混合液C中，在50-70°C水浴反應10-15 分鐘后，并室溫靜置24-30小時，然后取出充分反應后的納米多孔銅并用蒸餾水沖洗干凈， 即為增強型納米多孔銅。EDTA是一種重要的絡合劑。EDTA用途很廣，可用作彩色感光材料沖洗加工的漂白定影液，染色助劑，纖維處理助劑，化妝品添加劑，血液抗凝劑，洗滌劑，穩定劑，合成橡膠聚合引發劑。EDTA也是螯合劑的代表性物質，能和堿金屬、稀土元素和過渡金屬等形成穩定的水溶性絡合物。實施例1 步驟1)按照原子數之比，Cu為30%，Zn為70%的配比，將Cu、Zn塊材放入真空熔煉爐中制備Zn-Cu合金鑄錠，并線切割加工成長度為10mm，寬5mm，厚Imm的合金薄片，用金相砂紙打磨至表面平整光滑，在酒精中采用超聲波清洗10分鐘，再用蒸餾水沖洗干凈；步驟2)將步驟1得到的干凈的合金薄片置于混合液A中，合金薄片與混合液A的體積比小于1 100，混合液A中含有5mol/L的NH4Cl和5wt%的HCl，在70°C水浴反應12 小時至無明顯氣泡產生，即得到納米多孔銅；步驟3)將步驟2制備得到的納米多孔銅置于除氧蒸餾水中浸泡10分鐘，重新加入蒸餾水直至浸泡液為中性；步驟4)在兩份等量的50ml除氧蒸餾水中，分別加入0. 9g的CuSO4 · 5H20和4. 4g 的EDTA并分別攪拌充分，得到兩種稀釋液，再將該兩種稀釋液混合后充分攪拌得到混合液 B，向該混合液B中邊逐滴加入2M(或摩爾濃度)的NaOH的同時邊進行攪拌，至混合液B的 PH值調整到11之間，再加入1. 5ml的甲醛溶液并充分攪拌，得到混合液C ；步驟5)按納米多孔銅與混合液C的體積比小于1 100的配比，將步驟3得到的納米多孔銅置于步驟4得到的混合液C中，在70°C水浴反應15分鐘后，并室溫靜置24小時，然后取出充分反應后的納米多孔銅并用蒸餾水沖洗干凈，即為增強型納米多孔銅。實施例2步驟1)按照原子數之比，Cu為40%，Zn為60%的配比，將Cu、Zn塊材放入真空熔煉爐中制備Zn-Cu合金鑄錠，并線切割加工成長度為10mm，寬5mm，厚Imm的合金薄片，用金相砂紙打磨至表面平整光滑，在酒精中采用超聲波清洗15分鐘，再用蒸餾水沖洗干凈；步驟2)將步驟1得到的干凈的合金薄片置于混合液A中，合金薄片與混合液A的體積比小于1 100，混合液A中含有3mol/L的NH4Cl和3wt%的HCl，在50°C水浴反應15 小時至無明顯氣泡產生，即得到納米多孔銅；步驟3)將步驟2制備得到的納米多孔銅置于除氧蒸餾水中浸泡11分鐘，重新加入蒸餾水直至浸泡液為中性；步驟4)在兩份等量的50ml除氧蒸餾水中，分別加入0. 9g的CuSO4 ·5Η20和4g的 EDTA并分別攪拌充分，得到兩種稀釋液，再將該兩種稀釋液混合后充分攪拌得到混合液B， 向該混合液B中邊逐滴加入1. 5M(或摩爾濃度)的NaOH的同時邊進行攪拌，至混合液B的 PH值調整到9之間，再加入1. 6ml的甲醛溶液并充分攪拌，得到混合液C ；步驟5)按納米多孔銅與混合液C (或稱為鍍銅混合液)的體積比小于1 100的配比，將步驟3得到的納米多孔銅置于步驟4得到的混合液C中，在60°C水浴反應12分鐘后，并室溫靜置30小時，然后取出充分反應后的納米多孔銅并用蒸餾水沖洗干凈，即為增強型納米多孔銅。實施例3步驟1)按照原子數之比，Cu為50%，Zn為50%的配比，將Cu、Zn塊材放入真空熔煉爐中制備Zn-Cu合金鑄錠，并線切割加工成長度為10mm，寬5mm，厚Imm的合金薄片，用金相砂紙打磨至表面平整光滑，在酒精中采用超聲波清洗10分鐘，再用蒸餾水沖洗干凈；步驟2)將步驟1得到的干凈的合金薄片置于混合液A中，合金薄片與混合液A的體積比小于1 100，混合液A中含有lmol/L的NH4Cl和4wt%的HCl，在50°C水浴反應15 小時至無明顯氣泡產生，即得到納米多孔銅；
步驟3)將步驟2制備得到的納米多孔銅置于除氧蒸餾水中浸泡10分鐘，重新加入蒸餾水直至浸泡液為中性；步驟4)在兩份等量的50ml除氧蒸餾水中，分別加入Ig的CuSO4 ·5Η20和3. 6g的 EDTA并分別攪拌充分，得到兩種稀釋液，再將該兩種稀釋液混合后充分攪拌得到混合液B， 向該混合液B中邊逐滴加入1. 2M(或摩爾濃度)的NaOH的同時邊進行攪拌，至混合液B的 PH值調整到9 12之間，再加入1. 55ml的甲醛溶液并充分攪拌，得到混合液C ；步驟5)按納米多孔銅與混合液C的體積比小于1 100的配比，將步驟3得到的納米多孔銅置于步驟4得到的混合液C中，在60°C水浴反應12分鐘后，并室溫靜置26小時，然后取出充分反應后的納米多孔銅并用蒸餾水沖洗干凈，即為增強型納米多孔銅。本發明上述的各個實施例制得的增強型納米多孔銅，孔徑細小均勻、韌帶尺寸均勻、韌帶連接完整且強度高、導電率高、結構穩定，孔徑為60 lOOnm，韌帶寬度為150 220nm。可見 ，本發明方法制得的增強型納米多孔銅，完全滿足現有技術要求。
權利要求
1.一種增強型納米多孔銅的制備方法，其特征在于，該方法按照以下步驟實施 步驟1)按照Cu與Zn的原子數百分比之和為100%，其中Cu為30% -50%，其余為Zn，將Cu、Zn塊材放入真空熔煉爐中制備Zn-Cu合金鑄錠，經過線切割加工成合金薄片，再打磨合金薄片至表面平整光滑，在酒精中采用超聲波清洗10-15分鐘，再用蒸餾水沖洗干凈；步驟2)將步驟1得到的干凈的合金薄片置于混合液A中，合金薄片與混合液A的體積比小于1 100，混合液A中含有1 5mol/L的NH4Cl和3_5wt %的HC1，在50_70°C水浴反應12 15小時至無明顯氣泡產生，即得到納米多孔銅；步驟3)將步驟2制備得到的納米多孔銅置于除氧蒸餾水中浸泡10-15分鐘，重新加入蒸餾水直至浸泡液為中性；步驟4)在兩份等量的50ml除氧蒸餾水中，分別加入0. 9 1. Ig的CuSO4 · 5H20和 3. 6 4. 4g的EDTA并分別攪拌充分，得到兩種稀釋液，再將該兩種稀釋液混合后充分攪拌得到混合液B，向該混合液B中邊逐滴加入1 2摩爾濃度的NaOH的同時邊進行攪拌，至混合液B的pH值調整到9 12之間，再加入1. 5 1. 6ml的甲醛溶液并充分攪拌，得到混合液C ；步驟5)按納米多孔銅與混合液C的體積比小于1 100的配比，將步驟3得到的納米多孔銅置于步驟4得到的混合液C中，在50-70°C水浴反應10-15分鐘后，并室溫靜置24-30 小時，然后取出納米多孔銅并用蒸餾水沖洗干凈，即得增強型納米多孔銅。
2.根據權利要求1所述的增強型納米多孔銅的制備方法，其特征在于，所述的步驟1 中，Cu與Zn的原子數百分比優選3 7、4 6或5 5的比例。
全文摘要
本發明的增強型納米多孔銅的制備方法，按照以下步驟實施步驟1)按照Cu與Zn的原子數百分比之和為100％，其中Cu為30％-50％，制備Zn-Cu合金薄片，酒精中超聲波清洗；步驟2)將步驟1得到的合金薄片置于含有NH4Cl和HCl的混合液A中，水浴反應后即得到納米多孔銅；步驟3)將步驟2得到的納米多孔銅置于除氧蒸餾水中浸泡；步驟4)制作含有CuSO4·5H2O和EDTA的混合液B，加入NaOH至混合液B的pH值調整到9～12，再加入甲醛溶液得到混合液C；步驟5)將得到的納米多孔銅置于混合液C中，水浴反應并室溫靜置即成。本發明方法制得的增強型納米多孔銅，導電率高、結構穩定。
文檔編號C22C1/08GK102329977SQ20111028848
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者梁淑華, 肖鵬, 鄒軍濤, 韓冰冰 申請人:西安理工大學