一种分级多孔材料的制备及分级多孔材料的制作方法

本发明属于材料制备技术领域，具体的说涉及一种多孔材料的制备方法。

背景技术：

纳米多孔金属是今年来发展起来的一类新型纳米结构材料，由于它具有比表面积大、密度小、结构灵活可调、渗透性好等特点，使得多孔材料被广泛地应用于分离、催化、传感、医药、电极、机械等领域。

制备多孔金属的一种常用方法是脱合金法和模板法。脱合金方法一般要采用特制合金作为原材料，合金通常采用冶金方法制备，由两种电化学电位相差较大的金属构成。通过电解或者化学腐蚀的方法控制溶解原材料中相对较活泼的金属元素，从而在原材料中产生孔洞结构。最终保留下来的孔洞骨架由原材料中相对惰性的金属构成。模板法，工艺相对复杂，成本高，难以实现工业化生产，同时采用上述方法制备的银的孔隙结构单一，且难以控制。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的问题，发明了一种简单易于实现的制备多孔材料的方法。

为实现上述发明内容，本发明采用以下技术方案来实现：

一种分级多孔材料的制备方法包括以下步骤：

(1)采用电化学氧化方法于电解液中对金属材料进行氧化处理或采用热氧化方法于氧气气氛中对金属材料进行氧化处理；

(2)对步骤(1)所得处理后的金属材料进行电化学还原；

步骤(1)中所述金属材料为金、银、铜、锌、铁、镍、镁中的一种或两种以上的合金；步骤(1)中所述电解液为NaOH和KOH中的一种或两种。

所述对金属材料进行电化学氧化和电化学还原处理的具体过程为以所述金属材料为工作电极，以铂、石墨棒、银、金中的一种为对电极，银/氯化银、汞/氧化汞或饱和甘汞为参比电极；所述电化学氧化和电化学还原的方法为恒电位法。

步骤(1)中所述热氧化温度不低于100℃，所述热氧化时间为1s～24h。

所述热氧化温度优选为200℃～1000℃，所述热氧化时间优选为30min～12h。

所述电化学氧化过程中相对于可逆氢电极的电化学氧化电位不低于0V，电化学氧化时间为1s～12h。

所述电化学氧化过程中相对于可逆氢电极电化学氧化电位优选为0V～3V；所述电化学氧化时间优选为10min～3h。

所述电化学还原的过程中相对于可逆氢电极的电化学还原电位为-0.1V～-3V； 电化学还原时间为1s～12h。

所述电化学还原的过程中相对于可逆氢电极的电化学还原电位优选为-0.6V～-1.2V；所述电化学还原时间优选为10min～3h。

所述多孔材料制备方法制得的分级多孔材料，所制得的分级多孔材料，由金属纳米粒子聚集形成的一级孔聚集体再次聚集形成的二级孔聚集体相互连接而形成；所述一级孔聚集体上具有一级孔，一级孔的孔径为5～300nm；所述二级孔聚集体上具有二级孔，二级孔的孔径为0.5～5μm。

所述制得的分级多孔材料中，金属纳米粒子的直径为10～100nm，所述一级孔聚集体的直径为1～6μm。

与现有技术相比，本发明所述多孔材料的制备方法具有绿色环保、简便、易于实施、生产成本低；以及制备过程中多孔金属的孔径及孔隙率分布可控；且大部分金属均能形成氧化物，之后可以通过简单快捷的脱除氧离子的方式制备得到多孔金属，因此该方法同时具有普遍使用的优点。

附图说明

图1为实施例1制备的多孔锌的扫描电镜照片。

图2为比较例1和实施例1制备的纳米多孔锌的二氧化碳电还原性能曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细的描述。当然本发明并不仅限于这些具体的实施例。

比较例1：锌片(国药)。

实施例1：配制含0.1M的NaOH的溶液并将其作为电解液，锌片作为工作电极，铂片为对电极，汞/氧化汞电极为参比电极，先在3V(相对于可逆氢电极)下进行电化学氧化处理30min，之后在-3V(相对于可逆氢电极)下进行电化学还原10min得到多孔锌。

实施例2：配制含0.2M的KOH的溶液并将其作为电解液，铜丝作为工作电极，铂片为对电极，银/氯化银电极为参比电极，先在0V(相对于可逆氢电极)下进行电化学氧化处理1s，之后在-2V(相对于可逆氢电极)下进行电化学还原1s得到多孔铜。

实施例3：配制含0.3M的NaOH的溶液并将其作为电解液，镍箔作为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，先在2.0V(相对于可逆氢电极)下进行电化学氧化处理12h，之后再-1.2V(相对于可逆氢电极)下进行电化学还原得到多孔镍3h。

实施例4：将1cm²的铜箔在1000℃的空气气氛中热处理24h，之后将其作为工作电极，0.2M KOH作为电解液，铂片为对电极，汞/氧化汞电极为参比电极，再-1.2V(相对于可逆氢电极)下进行电化学还原12h得到多孔铜。

实施例5：将1cm²的铁箔在200℃的空气气氛中热处理12h，之后将其作为工作电极，0.1M NaOH作为电解液，铂片为对电极，汞/氧化汞电极为参比电极，再-1.7V(相对于可逆氢电极)下进行电化学还原6h得到多孔铁。

实施例6：配制含0.5M的KOH的溶液并将其作为电解液，银丝作为工作电极，铂片为对电极，银/氯化银电极为参比电极，先在1.2V(相对于可逆氢电极)下进行电化学氧化处理3h，之后再-0.1V(相对于可逆氢电极)下进行电化学还原得到3h多孔银。

实施例7：将1cm²的金箔在500℃的氧气气氛中热处理30min，之后将其作为工作电极，0.1M NaOH作为电解液，铂片为对电极，汞/氧化汞电极为参比电极，再-0.6V(相对于可逆氢电极)下进行电化学还原10min得到多孔金。

实施例8：将1cm²的镁箔在600℃的氧气气氛中热处理8h，之后将其作为工作电极，0.1M NaOH作为电解液，铂片为对电极，汞/氧化汞电极为参比电极，再-1.85V(相对于可逆氢电极)下进行电化学还原2h得到多孔镁。

图1为根据实施例1制备的纳米多孔锌的扫描电镜照片，如图所示该材料纳米粒子的直径为10-100nm，纳米粒子聚集形成的聚集体的大小为1-6μm。

图2为比较例1和实施例1制备的纳米多孔锌的二氧化碳电还原性能曲线。比较可知，纳米多孔锌的二氧化碳活性要高于锌片的。