纳米多孔铜的制备及结构调控(2)
1.2 去合金法去合金现象是以一种腐蚀现象，此方法是选择性的从合金中溶解某一组分，选择性腐蚀是由于金属表面上组分的差异， 从而使金属在腐蚀介质的作用下表现出不一样的行为。当合金与介质发生反应的过程中，将优先氧化或溶解活性较大的成分，从而使相对稳定的组分保存下来。去合金法就是通过对二元固溶体合金浸入电解质溶液中进行适当的电化学腐蚀，在一定的驱动力作用下，这个驱动力可以是一个附加电势或者一个选择适当的电解质，使得其中较为活泼的金属成分溶解，而在金属形态中，剩余较为惰性的成分仍然保持稳定并且通过扩散，重新聚集形成岛状结构。去合金法可以制备出一个均匀的纳米多孔金属， 并且可以通过调整腐蚀过程中的电化学参数来对纳米多孔金属的孔径尺寸进行调控[11-13]。
1.3 去合金法的原理去合金化法的本质就是选择性腐蚀， 就是某一合金中的一种组元或者相组成相比于其它组元或者相成分更加容易被腐蚀因而被优先溶解掉的过程。 在比较理想状态下，惰性组元是不会发生溶解的，而实际上只要惰性组元的溶解速率比非惰性组元的溶解速率足够小，去合金过程就可以进行下去。因此能不能够采用去合金法，不仅仅受合金自身化学性质的影响，还主要取决于于外部因素如外加电压、腐蚀温度、电解质溶液溶度、腐蚀时间等对固-液（合金-溶液）界面的动力学(扩散)和热力学(驱动力)的影响。Erlebacherl[14]指出去合金需要前驱体合金具备以下条件：（1）前驱体合金必须为完整的单相固溶体，组织和成分要尽量均匀，没有相分离的现象，这样可以保证制备得到的纳米多孔孔径尺寸和分布均匀；（2）二元合金中的金属元素的标准平衡电势差要相差几百毫伏，相差越大，越容易进行去合金过程；（3）合金组成成分中活性组元的含量要高于惰性组元，并且成分含量要适当，活性组元含量高，制备得到的纳米孔骨架太小，容易坍塌断裂，活性组元含量低，纳米孔的数量太少，影响其性能
。1.4 纳米多孔金属的独特性能
1.4.1 电极催化性能纳米多孔金属，比表面积很高，并且具备有优良的导电性，因此可以用其来制作催化电极。在 2004 年的时候，美国 Johns Hopkins 大学和日本东北大学的合作研究中，通过使用化学镀的方式，在纳米多孔金(NPG)薄膜表面沉积出了均匀的纳米Pt 颗粒，并且在纳米多孔金的表面上，沉积得到的纳米 Pt颗粒与基体共格生长，这种 Pt/NPG 纳米复合材料可以在室温或者在300℃的较高温度下也可以维持很高的稳定性，Pt 颗粒不会长大并且纳米孔洞也不会变的粗糙。用Pt/NPG纳米复合材料来作为电极，然后用此电极来制作氢燃料电池，而且该电池的性能表现出，用NPG 表面沉积 Pt颗粒得到的电极，其功效为1175 kW/g Pt，这比优秀商业产品的 1100 kW/g Pt提高了 75%。 并且随着不断降低 Pt的沉积量，在 2006 年的时候，电极的功效已经达到了 8133 kW/g Pt[15]。可是，用纳米多孔金来作为沉积基体，这会导致生产成本大幅度的升高，从而相当大程度上限制了该项技术的进一步发展， 因此急切需要研究价格成本低廉的其它的纳米多孔金属材料来作为NPG 的替代品。
1.4.2 力学性能之前有一些对纳米带和纳米线的相关研究，从这些研究资料中显示，材料如果是纳米尺度的，那么这些材料会具有明显高于大块金属的屈服强度，这还表明通过减小尺度来提高材料的强度[16]。Juergen Biener 等人[17-18]指出，纳米多孔金属的屈服强度要高于预测的理论值。通过使用去合金并且结合退火的方法，日本京都大学的 Masataka 等人[19]制备出来孔径尺寸不一的纳米多孔金属。从实验结果可知，随着孔洞孔径尺寸不断减小，纳米多孔金的硬度会提高，这结果与文献所述一致[18];大块的金属金的屈服强度比 NPG中金属纳米实体远远要低， 这些都不可以用晶粒细化理论和尺寸约束理论来做出比较合适的说明， 但是在纳米多孔金中，金属纳米实体的尺寸与屈服强度的关系，和面心立方晶体(fcc)的纳米实体与其的关系是相称的，这就表明对纳米多孔金的强化效果，尺寸和表面效应在其中也许会发挥着相近的作用。1.4.3 表面增强拉曼散射(SERS)性能美国加州Lawrence Livermore 国家实验室的 S. O.Kucheyev 等人[20]的研究表明，纳米多孔金是一种可以反复使用的表面增强拉曼散射基体材料，其具备有很高的活性、稳定性、可调性以及生物相容性。对 NPG 进行一定的热处理，可以使其孔径尺寸达到250 nm 左右， 这个时候 NPG 就具有最强烈的表面增强拉曼散射性能，这个现象除了与其表面等离子体振子的激发与捕捉有关，也与电磁场局域化有关。
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