多孔过渡金属化合物纳米材料研究进展

多孔过渡金属化合物纳米材料,由于其独特的结构特点,不仅能保留纳米组分的原有优势,还能避免材料纳米化带来的严重团聚问题,表现出更优异的物理化学性能。综述了多孔过渡金属化合物纳米材料的相关研究进展,主要介绍了几种目前常用的多孔过渡金属化合物纳米材料的合成方法,包括溶剂热合成方法、模板法、金属有机框架演化法等,并结合该领域所面临的问题与挑战,展望了其未来发展方向。     

去合金化工艺对纳米多孔铜孔结构的影响

以Mn-Cu合金为前驱体合金,在酸溶液中腐蚀去合金化成功制备出孔径尺寸为纳米量级的纳米多孔铜。 研究了去合金化工艺参数中的酸溶液成分、腐蚀时间及腐蚀温度对最终纳米多孔铜孔结构及Mn的选择性腐蚀程度影响。结果表明：在0.1 mol/L HCl溶液中自由腐蚀去合金化后可得到孔结构均匀的纳米多孔铜;随着腐蚀时间的延长,孔结构有显著变化,腐蚀2 d所得纳米多孔铜样品的孔结构呈蜂窝状,腐蚀5 d所得样品的孔结构呈均匀的三维网络状结构,而后随着腐蚀时间的延长,孔壁逐渐粗化;随着腐蚀温度升高到60 ℃,样品中的残余Mn含量降低明显。通过调整去合金化工艺,实验所制备的纳米多孔铜孔结构呈均匀的三维网络状,孔隙率为57.7%,平均孔径尺寸约140 nm。     

脱合金法制备纳米多孔金属的研究进展

纳米多孔金属具有独特的物理、化学、力学性能,具有极大的科学与工程应用潜力.脱合金法是制备此类材料的有效技术,是实现其应用的关键.本文概述了脱合金法制备纳米多孔金属的原理,并从脱合金法制备纳米多孔金属的材料体系、初始材料的制备工艺以及纳米多孔金属的性能三方面综述了脱合金法制备纳米多孔金属的研究进展.     

Pd-Based Multicomponent Nanoporous Metals with Enhanced Electrocatalytic Performance Prepared by Dealloying Metallic Glass

为获得具有高催化活性的多元掺杂纳米多孔Pd,将Pd20Ni60P20金属玻璃作为预合金,在H2SO4+H3PO4混合酸溶液中以不同过电位进行电化学脱合金处理,制得Ni和P共掺的Pd基多元纳米多孔金属。该多孔金属的成分和孔径均可通过过电位进行调节。与市售碳负载的纳米Pd催化剂相比,临界电位下脱合金获得的Pd基纳米多孔金属在对甲酸的催化中表现出了更高的催化活性。     

表面纳米化对304不锈钢/CrN薄膜力学性能的影响

表面纳米化可以显著改善金属材料的表面力学性能,并促进氮、铬等原子的热扩散,文中尝试采用表面纳米化技术改善金属基体/硬质薄膜的力学性能.对304不锈钢采用表面机械研磨处理获得纳米晶粒表层,采用多弧离子镀镀方法在表面纳米化和粗晶粒的304不锈钢基体上沉积CrN薄膜.对两种膜基体系采用X射线衍射、显微硬度测试、压入法和划痕法膜基结合性能评价.结果表明,表面纳米化影响了CrN膜层的组织结构,明显提高了膜基体系的硬度和承载能力,还改善了膜层的韧性,膜基结合性能也得到提高.     

金属玻璃脱合金制备高催化活性的Pd基多元纳米多孔金属(英文)

为获得具有高催化活性的多元掺杂纳米多孔Pd,将Pd20Ni60P20金属玻璃作为预合金,在H2SO4+H3PO4混合酸溶液中以不同过电位进行电化学脱合金处理,制得Ni和P共掺的Pd基多元纳米多孔金属。该多孔金属的成分和孔径均可通过过电位进行调节。与市售碳负载的纳米Pd催化剂相比,临界电位下脱合金获得的Pd基纳米多孔金属在对甲酸的催化中表现出了更高的催化活性。     

电化学脱合金制备纳米多孔Ag及其甲醛检测性能

以Ag_(30)Zn_(70)合金为原料,通过调控脱合金电势及电流的2种电化学脱合金方法制备纳米多孔Ag材料。结果表明,脱合金电位或电流对纳米多孔Ag的成分、结构及孔径尺寸有重要影响。通过在2.5 mA/cm2电流密度下脱合金处理6000 s后可获得孔径约为80 nm的双连续纳米多孔Ag结构。循环伏安实验结果表明,纳米多孔Ag在0.5 mol/L的KOH溶液中对甲醛有良好的催化和检测性能,归因于纳米多孔结构中较优的纳米多孔孔径和Ag韧带的尺寸匹配。具有更小尺寸孔径的纳米多孔Ag有着更高的甲醛催化和检测性能。孔径约为80 nm的纳米多孔Ag在10～100 mmol/L浓度范围内的甲醛检测灵敏度达到0.22 mA·cm~(-2)·(mmol·L-1)-1;在含有100 mmol/L HCHO的0.5 mol/L KOH溶液中的催化峰值电流密度达到25.0 mA/cm2。     

纳米孔结构金属多孔材料研究进展

纳米孔结构金属多孔材料(以下简称金属纳米多孔材料)是近年来纳米技术及多孔材料科学领域引人注目的研究对象.本文综述了近年来金属纳米多孔材料的制备方法(粉末烧结法、脱合金法、胶晶模板法、斜入射沉积法等)、表征技术、应用现状以及最新的研究成果.指出了金属纳米多孔材料研究进程中存在的主要问题、发展前景及今后的研究方向.     

高性能锂离子电池负极多孔CuO/GO纳米片的制备（英文）

通过简单、环保的方法成功制备了多孔CuO/GO纳米片。在该合成体系中,首先由碱性溶液中GO和Cu2+的静电作用生成Cu(OH)2/GO复合沉淀,经脱水制得多孔CuO纳米片。利用XRD、SEM、TEM等技术对多孔CuO/GO纳米片的结构及电化学性能进行表征,该复合纳米片表现出高可逆容量,优良的倍率容量和循环稳定性。结果表明:引入氧化石墨烯和合成多孔纳米结构相结合的制备方法,能实现优良的电化学性能,对于下一代高性能锂离子电池具有很好的应用前景。     

Fe-Al金属间化合物研究概况与发展方向

本文系统阐述了Fe-Al金属间化合物的室温脆性本质和用热加工处理、合金化等传统工艺提高其室温塑性的研究成果,以及Fe-Al金属间化合物纳米化增塑的最新研究进展,并详细介绍了Fe-Al金属间化合物作为高温耐磨耐蚀涂层和高温气体净化多孔材料的研究新动向。     

纳米多孔银的制备及其甲醛高效检测

纳米多孔银因其比表面积大且活性位点密度高等特性，在甲醛高效检测领域有潜在应用。本研究在0.1 mol?L-1盐酸溶液中对Ag30Zn70合金通过化学脱合金和电化学脱合金法两种方法制备纳米多孔银，研究化学脱合金时间和电化学脱合金电压对纳米多孔银孔结构的影响以及多孔结构的甲醛检测灵敏度和有效检测范围。结果表明，在自然浸泡24小时过程中，金属间化合物ε相中Zn发生缓慢选择溶解，形成纳米多孔Ag及残存ε相的共存结构，通过化学脱合金难以制备出Ag相占比高的纳米多孔结构。通过电化学脱合金方式施加电压0.1 V极化6000 s后，可制备出孔径约80 nm的三维连续贯通的纳米多孔银结构。循环伏安测定结果表明，在0.1 mol?L-1 KOH基液中，甲醛氧化电流密度随着甲醛浓度的增加而增大，氧化电流密度与甲醛浓度在10~100 mmol?L-1范围内呈良好的线性关系，甲醛检测灵敏度为0.1。纳米多孔银在50~100 mmol?L-1的高浓度范围表现出优异的甲醛检测性能。     

表面纳米化对β型钛合金耐腐蚀性能的影响(英文)

采用表面机械研磨处理(SMAT)方法对医用β型TiNbZrFe合金表面处理60 min,研究表面纳米化对TiNbZrFe合金在生理环境下耐腐蚀性能的影响。采用TEM观察表层纳米晶微观结构特征,采用电化学方法研究表面为粗晶与纳米晶的TiNbZrFe合金在0.9%NaCl和0.2%NaF溶液环境下的电化学行为。结果表明:TiNbZrFe合金表面形成深度约30μm的纳米晶层,纳米晶尺寸为10~30 nm。在0.9%NaCl和0.2%NaF腐蚀环境下,与粗晶表面相比,表面为纳米晶的合金表现出较高的电阻、较正的自腐蚀电位以及较低的自腐蚀电流密度。合金耐腐蚀性能的提高主要归因于在纳米化的TiNbZrFe合金表面能够快速形成致密且稳定的钝化膜。     

去合金化制备纳米片阵列和纳米球颗粒多孔锡

以Mg₈₉Sn₁₁(二元合金)为前驱体合金,在腐蚀介质中通过去合金化方法成功制备了纳米片阵列和纳米颗粒形貌的多孔锡。通过调整腐蚀介质和腐蚀时间研究了纳米多孔锡的形貌结构以及去合金化程度的影响因素。结果表明,在酸性腐蚀介质中去合金化,能够获得双连续结构的纳米多孔锡结构。其中,在0.1%H₃PO₄溶液中,孔壁由不连续的纳米球颗粒堆积而成,而在0.1mol/L HCl溶液中,孔壁为纳米片结构,形成了纳米片阵列的多孔锡;而在中性的NaCl溶液中,同样成功制备出了均匀的纳米片状阵列多孔锡。在5%的NaCl中,随着去合金化时间的延长,多孔形貌从均匀的纳米片阵列多孔转变为团簇状的纳米多孔形貌。去合金化1h时,表面形成了均匀的纳米片阵列多孔结构,6h后表面开始生成不连续的团簇状多孔形貌,并最终演化为连续起伏的片状纳米锡多孔结构,其孔径平均尺寸保持在50nm。通过对去合金化工艺进行调整,制备了不同形貌的纳米多孔锡结构。     

钛上阳极氧化生成TiO2光催化薄膜的结构与性能

研究了电化学阳极氧化在钛上制备的纳米晶多孔TiO2光催化薄膜的结构与光催化特性。将工业纯钛片或钛箔暴露于电介质溶液并加一定电压，钛表面将氧化生长多孔TiO2薄膜。适当控制氧化电压、溶液温度，得到非晶氧化膜，再进行晶化处理，得到锐钛矿相纳米晶TiO2薄膜。其晶粒尺寸约在10nm～30nm。用SEM，TEM，XRD表征TiO2薄膜的形貌与相结构。用光谱仪测定了薄膜对入射光的吸收特性，表明电化学氧化制备的纳米晶二氧化钛薄膜对近紫外入射光产生强烈的吸收，显示纳米结构的量子效应。测定了薄膜对酸性红溶液的光催化降解效率，结果表明反应30min后薄膜对酸性红的光催化降解率可达95％以上。     

由隔离法生产的多孔铝电阻率

多孔金属由于具有许多特殊的性能(如力学性能,声学性能、电性能、阻尼性能以及传热性能等等)而在许多领域有其独特的应用价值。多孔金属的独特性促进了高性能多孔金属的发展。多孔金属电阻特性是基中的一个最重要的性能,它与实体金属的电阻特性有显著的不同。为了进一步理解多孔金属的电阻特性,研究多孔结构对于电阻的影响十分重要。考虑到隔离法对其产品的孔隙率和气孔大小具有很好的可调性,因而为适当的评定孔隙率和孔隙大小对于多孔金属电性能的影响提供了可能。因此,日本京都大学的研究者们研究了利用隔离法生产的多孔铝试样的电阻特性…     

配位聚合物衍生的硒化锡@多孔碳纳米棒及其储钠性能研究

负极材料是钠离子电池的重要组成部分,其直接影响电池的比容量,倍率性能以及循环稳定性。金属硒化物因其高比容量和较高的反应动力学,被认为是最有前景的钠离子电池的负极材料之一。利用配位聚合物为前驱体,通过碳化-硒化策略,制备出SnSe₂@多孔碳纳米棒。研究了碳化-硒化工艺对SnSe₂@多孔碳纳米棒钠离子存储性能的影响。研究结果表明,700℃碳化结合400℃硒化获得的SnSe₂@多孔碳纳米棒具有优异的钠离子存储性能,在10 A g^-1电流密度下,其可逆比容量达到172.6 mAh g^-1,同时在5 A g^-1电流密度下,经过900周次循环后其比容量仍可达到175.8 mAh g^-1。     

金属材料表面纳米化研究与进展

大多数金属材料的失效都是从其表面开始的,进而影响整个材料的整体性能。研究表明,在金属材料表面制备纳米晶,实现表面纳米化,可以提升材料的表面性能,延长其使用寿命。金属材料表面纳米化是指利用反复剧烈塑性变形让表层粗晶粒逐步得到细化,材料中形成晶粒沿厚度方向呈梯度变化的纳米结构层,分别为表面无织构纳米晶层、亚微米细晶层、粗晶变形层和基体层,这种独特的梯度纳米结构对金属材料表面性能的大幅度提升效果显著。根据国内外表面纳米化的研究成果,首先对表面涂层或沉积、表面自纳米化以及混合纳米化3种金属表面纳米化方法进行了简要概述,阐述了各自优缺点,总结了表面自纳米化技术的优势,在此基础上重点分析了位错和孪晶在金属材料表面自纳米化过程中所起的关键作用,提出了金属材料表面自纳米化机制与材料结构、层错能大小有着密不可分的联系,对金属材料表面自纳米化机制的研究现状进行了归纳;阐明了表面纳米化技术在金属材料性能提升上的巨大优势,主要包括对硬度、强度、腐蚀、耐磨、疲劳等性能的改善。最后总结了现有表面强化工艺需要克服的关键技术,对未来的研究工作进行了展望,并提出将表面纳米化技术与电镀、气相沉积、粘涂、喷涂、化学热处理等...     

磷酸钙骨组织工程支架表面微纳米化改性研究

目的研究多孔磷酸钙骨组织工程支架的表面微纳米化改性。方法通过双氧水发泡法制备多孔磷酸钙骨组织工程支架,利用水热法对材料进行微纳米化表面改性。通过扫描电镜观察材料的显微结构,通过X射线衍射仪分析测试材料改性层相成分。结果材料改性处理后,孔隙率为(63±8)%,大孔孔径为(310±30)μm。材料表面及内孔壁生成羟基磷灰石微纳米晶粒或晶须,晶须长20~40μm,直径为100~300 nm。结论多孔磷酸钙陶瓷材料的内外表面经水热法处理微纳米化表面改性后,材料性能得到提升。     

具有孔隙结构的金属基金刚石工具的研究进展

在金属基金刚石工具中引入孔隙结构,旨在增加容屑空间和冷却效果,从而提高工具性能。然而,孔隙率增加导致的工具力学性能急剧下降,限制了工具的服役性能。近年来科研人员开发了多种金刚石工具制备新方法,制备的工具孔隙结构从整体均匀化向局部有序化转变,同时工具的性能和成本等也呈现出较大差异。因此,本文首先介绍多孔金属基金刚石工具的孔隙结构特点及其对性能的影响,然后围绕制备多孔金属基金刚石工具的热压法、增材制造法和激光修整法,系统总结了各制备方法的原理和参数调控要点,重点梳理了工具的制备工艺参数-孔隙结构-力学性能-服役性能之间的对应关系,最后评述各制备方法的优缺点及适用范围,探讨多孔金属基金刚石工具可能的发展方向。     

β钛合金表面纳米晶特征及其腐蚀性能

经过30 min表面机械研磨处理后,在TNZF合金表面成功制备了表层纳米结构,并讨论了表面纳米化对TNZF合金耐腐蚀性能的影响。纳米晶形成机理主要是通过大量位错滑移并相互切割基体,以及晶格转动实现晶粒细化。在人体生理盐水(0.9%NaCl)中测试的交流阻抗谱表明,纳米晶表面与粗晶表面相比低频阻抗值有很大提高;动电位极化曲线表明,表面纳米化提高了钛合金的腐蚀电位,同时降低了腐蚀电流密度,从而提高其抗氯离子的腐蚀性能。