液態金屬脫合金化技術製備納米多孔鎢

納米多孔鎢由於具有比表面積大、活性位點多等特點而被廣泛應用於能量存儲、催化和傳感等領域。其可歸類為一種內部結構含有很多孔隙(一般在15%以上)且用途又與這些孔隙密切相關的粉末冶金鎢製品。

但金屬鎢是所有金屬中熔點最高,蒸汽壓最低的一種難熔金屬,製備納米多孔鎢的工藝要求較高,脫合金化技術是目前製備納米多孔金屬材料常用的方法之一。近年來研究者們致力於開發製備難 熔金屬納米多孔結構的新技術,開發出一種新的液態金屬脫合金化技術,這種方法採用熔融金屬作為去合金介質,利用合金中不同組分在熔融金屬中不同的相溶性實現脫合金過程。但是由於該技術在高溫液態金屬中進行,不可避免地發生組織結構粗化,不利於獲得納米結構,依然存在急需解決的技術難題。

纳米多孔钨图片

針對上述問題,有研究學者通過機械合金化和室溫水溶液環境下的液態金屬脫合金化技術,開發出一種製備具有三維雙連續結構特徵的納米多孔鎢的方法,其開發的主要內容有:

(1)按鋁的摩爾分數為70%-90%稱取鎢粉和鋁粉,並加入硬脂酸作為程序控制劑進行高能球磨,其中硬脂酸的添加量為球磨粉末總品質的0.5-1.5%,球磨機轉速為300-600r/min,球磨時間為20-30h,獲得鎢鋁合金粉末;

(2)將所製備的鎢鋁合金粉末置於除氧的0.5-1M硫酸或氫氧化鈉的水溶液中進行脫合金化15-25h,

用抽濾方式以超純水和乙醇分別清洗3次並收集粉末樣品,即獲得具有三維雙 連續結構特徵的納米多孔鎢粉末。

與現有的液態金屬脫合金製備納米多孔難熔金屬的方法相比,改進工藝優勢在於能在室溫水溶液中進行脫合金過程,避免了液態金屬的高溫對多孔結構的粗化作用,因此能夠獲得顆粒尺寸在納米尺度的多孔鎢結構,多孔鎢顆粒尺寸能夠控制在100nm以下。