脱合金制备纳米多孔Co及其超级电容器和对偶氮染料的降解性能

在0.5%(质量分数,下同)NH₄F和1 mol/L (NH₄)₂SO₄混合溶液中进行电化学脱合金Zr₅₆Al₁₆Co₂₈非晶合金,制备出纳米多孔Co。这种纳米多孔Co具有良好的超级电容器性能,其比电容在2 A/g的电流密度下能达318 F/g;同时,纳米多孔Co在方波电位下对直接蓝6和酸性橙II等偶氮染料具有优异的降解能力,降解效率均高于96%,其单位质量纳米多孔Co电极材料的降解能力是等质量Zr₅₆Al₁₆Co₂₈非晶合金的3.5倍。     

脱合金法制备Fe基纳米多孔材料及其催化性能

近年来,纳米多孔金属材料成为催化和传感器等领域的研究热点。本研究将铁基非晶合金和脱合金工艺相结合,制备具有催化性能的纳米多孔材料。采用真空感应熔炼装置和真空急冷甩带装置制备宽1mm×厚25μm的Fe_(60)Pd_(20)P_(20)非晶合金条带,并借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对非晶合金条带进行表征。将Fe60Pd_(20)P_(20)非晶合金作为电化学脱合金的前驱体材料,在25℃、1mol/L H_2SO4电解液中进行1h恒电位脱合金处理,成功制备出具有均匀三维连通孔道结构的纳米多孔金属材料。经电化学测试表明,恒电位0.72V获得的纳米多孔材料,在0.5mol/L H_2SO4+0.5mol/L HCOOH溶液的循环伏安曲线中,较原非晶合金的氧化峰电压负移约0.4V,氧化峰电流密度提高约15倍,该纳米多孔材料对甲酸的分解有明显的催化性能。     

脱合金法制备纳米多孔金研究进展

纳米多孔金作为一种重要的结构功能材料,在过滤、催化剂载体、传感器、光催化、微流体及分离等方面有着巨大的应用前景。文章综述了纳米多孔金的制备方法。一脱合金法以及最新进展,介绍了脱合金的原理、纳米多孔金的性能以及将来的应用领域     

脱合金法制备纳米多孔镍材料研究进展

纳米多孔金属镍材料的研制成功,开拓了多孔金属新的应用领域。综述了脱合金法从Ni—Al合金中制备纳米多孔镍材料的必要条件,并十分析了脱元素法和脱相法各自的特点。脱元素法获得的纳米多孔镍的结构是三维无序内部互连通孔结构,而脱相法会产生原有的γ相或γ’相与多孔结构互相交织的网状结构,其中互通孔道大多为几百纳米宽。脱相法是个电化学控制的过程,脱元素法不需要加电压。同时,指出了纳米多孔镍基材料的应用领域及今后的研究方向。     

脱合金化法制备纳米多孔铂合金的研究进展

纳米多孔金属由纳米尺度的孔隙和金属韧带组成,具有三维双连通的网络状结构,兼具纳米材料和金属材料的双重特性,在催化、传感和药物输送等领域具有广阔的应用前景。脱合金化法操作简单,工艺流程短,成本相对较低,是制备纳米多孔金属的常用方法。目前,利用脱合金化法制备的纳米多孔Pt合金因其对甲醇氧化和氧还原反应具有优异的催化活性而备受关注,有望在燃料电池等相关领域实现应用。近年,研究学者不断丰富纳米多孔Pt合金的合金体系,通过优化合金成分和脱合金化工艺对其结构和性能进行调控,发展出多种形态的纳米多孔Pt合金,系统调查了前驱体的结构和成分、脱合金工艺参数对纳米多孔Pt合金的组织结构、形貌和性能的影响,并对纳米多孔形成和优异性能的机理进行了广泛的研究。利用脱合金化法制备的纳米多孔Pt合金具有多种形态,如低维的纳米颗粒、纳米花、纳米线和薄膜以及三维的纳米多孔带材等。低维的纳米多孔Pt合金因其更大的比表面积和纳米尺寸效应而具有更为突出的催化活性,而三维的纳米多孔带材具有均匀的纳米多孔结构,且克服了低维合金易团聚的问题。通过调整前驱体合金的化学成分和组织结构,改变脱合金化工艺参数,以及对纳米多孔合金进行退火处...     

脱合金化制备纳米多孔Ni-Fe合金及其电催化性能

采用真空熔炼与固溶相结合的方法获得原子分数为Ni_30-xFe_xMn₇₀(x=0,10,20)的前驱体合金,通过脱合金化方法制备纳米多孔Ni及Ni-Fe合金,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析合金相组成和微观结构,运用线性扫描伏安法、交流阻抗、方波电位法及计时电位法研究电极的析氢电催化性能。结果表明:加入Fe获得了片状结构的纳米多孔Ni-Fe合金,提高了纳米多孔Ni的表面积,且Fe与Ni产生协同效应,能够有效提高合金的析氢电催化活性。当Fe含量为10%(原子分数)时,脱合金化得到的纳米多孔Ni-Fe合金表面积最大,析氢电催化性能最好,在0.1A/cm^2电流密度下,析氢过电位仅56mV,经10h连续电解,表现出良好的电催化活性和电化学稳定性。     

不同阶段纳米多孔银的制备及其HER电催化性能研究

用Ag_(15)Cu_(85)二元合金薄带为前驱体,采用高温氧化预处理脱合金的方法制备不同阶段的纳米多孔银。在650℃下,进行高温氧化处理,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对试样进行物相分析和形貌表征。对高温氧化后的前驱体脱合金15～60 min,制备不同阶段的纳米多孔银,使用开路电位(OCP)、线性扫描伏安(LSV)、动电位极化曲线等方法测试了不同阶段的纳米多孔银电极的抗毒性能和电催化析氢性能。结果表明,经过3 min高温氧化后脱合金15 min阶段的纳米多孔银电极具有最佳的电极抗毒性能,E_(corr)为-0.088 V,i_(corr)为1.2×10~(-7) A/cm~2;经过1 min高温氧化后脱合金30 min阶段的纳米多孔银电极展现了最低的Tafel斜率(45.8 mV/dec);在10 mA/cm~2电流密度下,经过3 min高温氧化后脱合金60 min阶段的纳米多孔银电极析氢过电位为37.6 mV,经过3 min高温氧化后脱合金15 min阶段的纳米多孔银电极的综合HER性能最好。     

非晶合金COFeNbSiB的纳米晶化及磁性

研究了Co68Fe7Nb5Si12B8和Ｃo64Fe11Nb5Si12B8两种非晶合金在４００－５８０℃温度间等温退火１h后的纳米晶化行为和磁性,结果表明,在４５０－５６０℃退火１h后,在两种晶合金的基体上均析出上了单一相bcc结构的α－Ｆe(Co)固溶体,当退火温度（Ｔa）低于４７０℃时,合金具有很好的晶化相Ｃo-B,Fe-B及其它化合物析出,磁性变得比较软,这可能是由于具有bcc结构的α－Ｆe(Co)相最大有大的磁致伸缩。     

MnNiCoCrFe多孔高熵合金的电催化析氧性能

用化学腐蚀方法制备出3D多孔自支撑型Mn₅₀Fe_12.5Co_12.5Ni_12.5Cr_12.5高熵合金。电化学测试结果表明,将这种高熵合金放入1 mol/L KOH的碱性溶液中,电流密度为10 mA·cm^-2时过电位为281 mV,Tafel斜率为63 mV/dec,表明其电催化性能优于商业RuO₂的性能。在电流密度为50 mA·cm^-2的条件下连续工作50 h,工作电压没有明显的升高,表明这种富锰高熵电催化电极材料具有优异的析氧稳定性。电化学阻抗谱表明,这种自支撑型结构的块体高熵合金催化剂具有出色的导电性,与负载型催化剂相比其电子转移能力显著提高。     

脱合金制备纳米多孔金属在植入领域研究进展

纳米多孔金属因其特殊的结构带来的优异性能,在催化和能源等领域得到了广泛的应用。在医用植入领域,具有微/纳米尺度双连续多孔结构的仿生材料也逐渐引起重视,但目前传统的成型工艺很难实现该类结构的制备。近年来,由于纳米多孔金属与人体骨骼中的多孔结构类似且具有良好的综合性能,开始被尝试引入医用植入领域以获得新型金属植入材料。现有研究发现,纳米多孔结构的金属材料在力学与生物学上均有着相对较好的性能表现,故在植入领域有着极大的应用潜力。聚焦于脱合金制备纳米多孔金属,系统综述了该类纳米多孔金属在植入领域的研究进展。首先介绍了常见的金属植入材料,然后重点阐述了脱合金法制备纳米多孔金属植入材料的具体制备工艺,并基于所制备的纳米多孔金属具有的结构特征列举了该类结构金属在植入领域的具体应用形式,最后对纳米多孔金属在植入领域的发展前景进行了展望。     

Fe73.5Cu0.8Nb2V1.2Si11.5B11新型纳米晶合金的研究

报道了Ｆｅ７３５Ｃｕ０８Ｎｂ２Ｖ１２Ｓｉ１１５Ｂ１１新型纳米晶合金的研究结果。透射电镜和穆斯堡尔谱研究表明，合金经８４３Ｋ，０５ｈ真空退火，形成由平均晶粒尺寸为１８ｎｍ左右的αＦｅ（Ｓｉ）相（～７８％）和剩余非晶组成的显微结构。合金的饱和磁感应强度为１４Ｔ，ｆ＝１ＫＨｚ时最大有效磁导率（μｅ）为７１８×１０－３Ｈ／ｍ，Ｐ１２／２ｋ２１ｋＷ／ｍ３，Ｐ１１／１０ｋ２１８ｋＷ／ｍ３，Ｐ０５／２０ｋ１５７ｋＷ／ｍ３，Ｐ０２／１００ｋ３００ｋＷ／ｍ３，矫顽力Ｈｃ≈１１Ａ／ｍ。合金具有明显的磁场处理效果，经纵向和横向磁场退火后，其Ｂ３０、α３０分别为１４４Ｔ，０９０和１３０Ｔ、０１。与Ｆｅ７３５Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１３５Ｂ９相比，由于用Ｖ代替了部分Ｎｂ，提高了熔体流动性，改善了快淬合金带材的机械特性，降低了成本。     

非晶态Ni-S-Co合金的制备和电化学性能

用电沉积方法制备非晶态Ni-S-Co合金镀层,研究了镀层的电化学性能.结果表明,与非晶态Ni-S合金相比,Co的引入可提高镀层中S的含量.在析氢反应中非晶态Ni-S-Co合金电极具有很高的电化学活性,电流密度为150 mA·cm-2时其析氢过电位仅为70 mV,比非晶态Ni-S合金低20 mV.在长时间电解过程中S发生溶出反应有助于提高电极的表面粗糙程度,是提高电极析氢活性的重要原因之一.在析氢过程中,非晶态Ni-S-Co合金电极吸附大量的H原子,使反应的活化能降低,这是其析氢活性高的主要原因.非晶态Ni-S-Co合金镀层的析氢机理为电化学脱附机理,即-快速的Volmer反应(电化学步骤)和一较慢的Heyrovsky反应(电化学脱附步骤).     

PtIr/C合金催化剂的制备及其电催化性能

以碳黑(Vulcan XC 72)为载体,氯铱酸(H2IrCl6.6H2O)和氯铂酸(H2PtCl6.6H2O)为前驱体,聚乙烯基吡咯烷酮(PVP,polyvinylpyrrolidone)为保护剂,首次采用高压氢还原方法制备出PtIr/C合金催化剂,并对其进行不同温度的通H2热处理。运用XRD、TEM和XPS对PtIr/C合金催化剂进行表征。结果表明,Pt与Ir发生合金化,PtIr合金纳米粒子均匀分散在碳黑表面。经400和700℃热处理后,PtIr合金纳米粒子的平均粒径仅从4.46nm长大至4.56和5.58nm,且随着热处理温度的升高,其晶型不断完善。用CO-stripping伏安法,循环伏安法(CV)、计时电流法(CA)等电化学测试方法测试PtIr/C合金催化剂的电催化性能,发现400℃热处理的PtIr/C合金催化剂,在酸性溶液中对CO氧化的起始电位明显提前,对甲醇氧化具有最高的催化活性。     

晶化法制备的纳米晶材料的研究现状

介绍了非晶合金晶化法制备纳米晶材料的各种工艺过程和特点，综述了该法的影响因素、机理等方面的现今研究成果，对该法的发展及应用前景作了展望。     

银铜双金属纳米合金的制备和电催化性质

采用电沉积方法制备银铜双金属纳米合金,用X射线衍射仪（XRD）及高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）,扫描电子显微镜（SEM）和电化学工作站分别对样品的结构、微观形貌和电催化性质进行了表征。结果表明,银铜双金属纳米合金电极在H₂O₂溶液中表现出较强的还原电流,可以作为阴极催化剂;随着银铜双金属纳米合金沉积电位的变负,阴极催化作用减弱,形貌由穗状晶向树枝晶转变;随着铜离子浓度的提高,阴极催化作用增强,银铜双金属纳米合金的形貌由树枝晶向棒状晶转变。这意味着,本文观察到了银铜双金属纳米合金的双金属电催化协同效应。     

超快阳极氧化TiNb合金制备复合纳米多孔氧化膜的研究

以合金Ti-x Nb(x=30%~70%)为基底,硝酸为电解液,采用超快阳极氧化制备出了复合纳米多孔氧化膜。通过XRD、SEM和TEM等测试技术对所制备的复合纳米多孔氧化膜进行表征,发现氧化膜的表面孔径为10~30 nm,膜背面的孔径为20~60 nm,且纳米孔的孔间距随着Nb含量和电解液浓度的增加而增大。氧化膜的生长速度30μm/h。氧化薄膜的形成与硝酸的强氧化性活化了金属表面有关。氧化膜贯穿的原因可能是由于覆盖合金表面的纳米多孔氧化物薄膜产生的压应力和极化、浓度及温度梯度所产生的拉应力,两者之间的相互作用造成的氧化膜的自剥离。     

金属纳米块体材料制备加工技术和应用

综述了国内外块状纳米材料的制备技术进展及存在的问题,提出了超短时脉冲电流直接晶化法和深过冷直接晶化法两类潜在的块状金属纳米晶制备技术,并对今后的研究及发展前景进行了展望。同时对大块纳米材料的性能特点及应用前景做了展望。     

合金成分对Ag-Cu二元合金制备纳米多孔银的影响

本文研究了纳米多孔银的制备及合金成分对纳米多孔银微观结构的影响。选用Ag含量(原子百分数)为15%,20%和25%(分别对应亚共晶,共晶与过共晶成分)的Ag-Cu合金薄带,通过化学去合金法制得具有三维的,韧带-孔洞双连续结构的纳米多孔银。利用X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)对试样进行物相组成和微观结构的观察与分析。研究了Cu含量的变化对纳米多孔银微观结构及性能的影响。得出结论:去合金介质及温度等腐蚀条件一定的情况下,去合金时间越长,纳米多孔银的韧带尺寸越大。在腐蚀介质和温度等条件相同的情况下,纳米多孔结构特征尺寸受合金成分影响,Cu含量越高,去合金过程中产生的孔洞/通道尺寸越大。由于Cu含量不同,Ag15Cu85,Ag20Cu80和Ag25Cu80三种成分的合金中,Ag20Cu80去合金化得到的纳米多孔Ag的韧带孔洞微观结构最均匀。     

添加剂Ni-B非晶合金纳米微粒的制备及其摩擦学性能

非晶合金纳米粒子具有许多特殊功能,但摩擦领域尚未见其应用报道.采用液相还原法制备了Ni-B非晶合金纳米微粒,利用四球摩擦磨损试验机考察了Ni-B非晶合金纳米微粒作为润滑脂添加剂的摩擦学行为,并用扫描电子显微镜(SEM)和能量散射谱(EDS)等对钢球摩擦表面进行了分析.结果表明:所制备的Ni-B非晶合金纳米微粒平均粒径约30 nm,表面被氧化;作为润滑油添加剂能够明显提高基础油的减摩抗磨能力,尤其当浓度为1.0%时,磨斑直径从0.54 mm降至0.38 mm.其抗磨减摩机理为:Ni-B非晶态合金纳米微粒在摩擦过程中沉积并发生摩擦化学反应,生成由氧化镍、氧化硼、铁氧化合物及有机吸附物组成的具有良好摩擦学性能的润滑防护膜,从而改善了基础脂的摩擦学性能.