一种蜂窝状纳米多孔Ag-Ni导电粉体的制备方法与流程

本发明属于导电粉体制备技术领域，具体涉及一种蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的制备方法。

背景技术：

纳米多孔金属具有独特的网状连通结构，外观上既可以是纳米粉体也可以是宏观材料，孔径在0.1～100nm之间，并且韧壁尺寸也在纳米量级的多孔金属材料。因其独特的孔隙结构、高比表面积和高导电性等物理化学性能，纳米多孔金属在许多领域都有着丰富的潜在应用，已经成为当今新型功能材料领域研究的热点。蜂窝状纳米多孔ag-ni粉体材料在保持金属自身特性如导电性、延展性、稳定性的同时，还具有孔隙率高、活性位点多、比表面积高等性能，从而成为一类新型纳米功能材料，在催化、燃料电池、超级电容等很多方面都有很广阔的应用前景。

目前，制备纳米多孔ag-ni粉体材料的方法主要有模板法、去合金化法及layer-by-layer自组装技术等。其中，模板法制备的纳米多孔ag-ni材料结构规整，尺寸参数可控、孔壁长程有序，但是所得多孔结构受模板材料结构的限制，只能通过调整模板结构进行控制，制备出来的纳米多孔结构还会被模板污染，而且制备过程复杂，制造成本较高。而layer-by-layer自组装技术所制备的纳米多孔ag-ni粉体只是从金属颗粒的混合物而不是合金中腐蚀其中的金属组分，此方法制备过程繁琐，且所制产物结构不易控制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的制备方法，解决了现有方法中制备导电粉体材料纯度低且结构不易控制的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照一定比例配置al-ag-ni金属粉末，将金属粉末置于高能球磨机中，经8～24h的高速反复压延-压合-碾碎过程，得到组分分布均匀的纳米al-ag-ni合金颗粒；

步骤2，将步骤1中获得的纳米al-ag-ni合金颗粒在300～500mpa的压力下，压制成φ为10mm的圆柱合金锭，随后在n2保护下进行烧结，得到合金铸锭；

步骤3，将步骤2制得的合金铸锭破碎后放入石英管中，进行电流感应加热至熔融状态，之后将熔化的金属液体用氩气吹到旋转速度为35m·s^-1的水冷铜辊上，瞬间冷却固化形成al-ag-ni合金薄带；

步骤4，将步骤3所得合金薄带置于去合金溶液中，直至没有明显气泡，然后将其放入恒温水浴箱中，进行腐蚀，得到粉体；

步骤5，将步骤4中制备的粉体用去离子水进行超声清洗，干燥，得到蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体。

本发明的特点还在于，

步骤1中，分散剂为无水乙醇，球料比为5～15：1，转速为300～600r/min。

步骤1中，al-ag-ni金属粉末中，al为活泼组元，原子百分比为70％～90％；ag为惰性组元，原子百分比为1％～30％；ni为惰性组元，原子百分比为1％～30％。

步骤2中，烧结温度为400～800℃，保温时间为3～5h。

步骤4中，去合金溶液为质量分数为5％～20％naoh溶液；水浴温度为25℃～90℃；水浴时间为1h～12h。

步骤5中，干燥温度为25℃～90℃，干燥时间是4h～12h。

本发明的有益效果是，

该方法制备出的蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体材料纯度较高，成分可精确调控，粒径尺寸分布较窄，孔隙率高；同时，通过改变前驱合金的组成、制备工艺参数还可精确调控粉体的孔隙率、比表面积、导电性等。这种制备方法所需设备和制备流程简单，易宏量制备且易于实现工业化，有效降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例中制备的蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的sem图(一)；

图2为本发明实施例中制备的蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的sem图(二)；

图3为本发明实施例中制备的蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的hrtem图；

图4为本发明实施例中制备的蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的电子衍射花样图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照一定比例配置al-ag-ni金属粉末，将金属粉末置于高能球磨机中，经8～24h的高速反复压延-压合-碾碎过程，得到组分分布均匀的纳米al-ag-ni合金颗粒；

其中，分散剂为无水乙醇，球料比为5～15：1，转速为300～600r/min；

al-ag-ni金属粉末中，al为活泼组元，原子百分比为70％～90％；ag为惰性组元，原子百分比为1％～30％；ni为惰性组元，原子百分比为1％～30％；

步骤2，将步骤1中获得的纳米al-ag-ni合金颗粒在300～500mpa的压力下，压制成φ为10mm的圆柱合金锭，随后在n2保护下进行烧结，得到合金铸锭；

烧结温度为400～800℃，保温时间为3～5h；

步骤3，将步骤2制得的合金铸锭破碎后放入石英管中，进行电流感应加热至熔融状态，之后将熔化的金属液体用氩气吹到旋转速度为35m·s^-1的水冷铜辊上，瞬间冷却固化形成al-ag-ni合金薄带；

步骤4，将步骤3所得合金薄带置于去合金溶液中，直至没有明显气泡，然后将其放入恒温水浴箱中，进行腐蚀，得到粉体；

去合金溶液为质量分数为5％～20％naoh溶液；

水浴温度为25℃～90℃；水浴时间为1h～12h；

步骤5，将步骤4中制备的粉体用去离子水进行超声清洗，干燥，得到蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体；

其中，干燥温度为25℃～90℃，干燥时间是4h～12h；

本发明陶瓷电容器用蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的制备方法，采用高能球磨-烧结-熔体快速凝固甩带的方法制备成al-ag-ni前驱合金薄带。室温条件下，称取一定质量的薄带在去合金溶液中进行自由腐蚀，直至没有明显气泡产生，随后将其放入设有一定温度的恒温水浴箱中继续腐蚀一定时间，所得粉体用去离子水反复超声冲洗，放入干燥箱中在一定温度下干燥，最终得到蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体。

实施例1

本发明一种蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照一定比例配置al-ag-ni金属粉末，将金属粉末置于高能球磨机中，经8h的高速反复压延-压合-碾碎过程，得到组分分布均匀的纳米al-ag-ni合金颗粒；

al-ag-ni金属粉末中，al为活泼组元，原子百分比为80％；ag为惰性组元，原子百分比为16％；ni为惰性组元，原子百分比为4％；

步骤2，将步骤1中获得的纳米al-ag-ni合金颗粒在300mpa的压力下，压制成φ为10mm的圆柱合金锭，随后在n2保护下进行烧结，得到合金铸锭；

烧结温度为400℃，保温时间为5h；

步骤3，将步骤2制得的合金铸锭破碎后放入石英管中，进行电流感应加热至熔融状态，之后将熔化的金属液体用氩气吹到旋转速度为35m·s^-1的铜辊上，固化形成al-ag-ni合金薄带；

步骤4，将步骤3所得合金薄带置于去合金溶液中，直至没有明显气泡，然后将其放入恒温水浴箱中，进行腐蚀，得到粉体；

去合金溶液为质量分数为15％naoh溶液；

水浴温度为60℃；水浴时间为6h；

步骤5，将步骤4中制备的粉体用去离子水进行超声清洗，干燥，干燥温度为25℃，干燥时间是12h；得到蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体；该蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的sem图、hrtem图以及电子衍射花样图分别如图1、2、3及图4所示，由图可知，本发明方法制备的导电粉体粒径尺寸分布较窄，孔隙率高，所得导电粉体颗粒尺寸约50nm-200nm，蜂窝孔径约100nm-300nm，纯净度高。

实施例2

本发明一种蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照一定比例配置al-ag-ni金属粉末，将金属粉末置于高能球磨机中，经10h的高速反复压延-压合-碾碎过程，得到组分分布均匀的纳米al-ag-ni合金颗粒；

al-ag-ni金属粉末中，al为活泼组元，原子百分比为70％；ag为惰性组元，原子百分比为15％；ni为惰性组元，原子百分比为15％；

步骤2，将步骤1中获得的纳米al-ag-ni合金颗粒在300-500mpa的压力下，压制成φ为10mm的圆柱合金锭，随后在n2保护下进行烧结，得到合金铸锭；

烧结温度为500℃，保温时间为3h；

步骤3，将步骤2制得的合金铸锭破碎后放入石英管中，进行电流感应加热至熔融状态，之后将熔化的金属液体用氩气吹到旋转速度为35m·s^-1的铜辊上，固化形成al-ag-ni合金薄带；

步骤4，将步骤3所得合金薄带置于去合金溶液中，直至没有明显气泡，然后将其放入恒温水浴箱中，进行腐蚀，得到粉体；

去合金溶液为质量分数为10％naoh溶液；

水浴温度为30℃；水浴时间为12h；

步骤5，将步骤4中制备的粉体用去离子水进行超声清洗，干燥，得到蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体；

其中，干燥温度为30℃，干燥时间是12h；

实施例3

本发明一种蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照一定比例配置al-ag-ni金属粉末，将金属粉末置于高能球磨机中，经15h的高速反复压延-压合-碾碎过程，得到组分分布均匀的纳米al-ag-ni合金颗粒；

al-ag-ni金属粉末中，al为活泼组元，原子百分比为80％；ag为惰性组元，原子百分比为5％；ni为惰性组元，原子百分比为15％；

步骤2，将步骤1中获得的纳米al-ag-ni合金颗粒在300-500mpa的压力下，压制成φ为10mm的圆柱合金锭，随后在n2保护下进行烧结，得到合金铸锭；

烧结温度为600℃，保温时间为3h；

步骤3，将步骤2制得的合金铸锭破碎后放入石英管中，进行电流感应加热至熔融状态，之后将熔化的金属液体用氩气吹到旋转速度为35m·s^-1的铜辊上，固化形成al-ag-ni合金薄带；

步骤4，将步骤3所得合金薄带置于去合金溶液中，直至没有明显气泡，然后将其放入恒温水浴箱中，进行腐蚀，得到粉体；

去合金溶液为质量分数为5％naoh溶液；

水浴温度为40℃；水浴时间为8h；

步骤5，将步骤4中制备的粉体用去离子水进行超声清洗，干燥，得到蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体；

其中，干燥温度为50℃，干燥时间是8h；

实施例4

本发明一种蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照一定比例配置al-ag-ni金属粉末，将金属粉末置于高能球磨机中，经20h的高速反复压延-压合-碾碎过程，得到组分分布均匀的纳米al-ag-ni合金颗粒；

al-ag-ni金属粉末中，al为活泼组元，原子百分比为75％；ag为惰性组元，原子百分比为5％；ni为惰性组元，原子百分比为20％；

步骤2，将步骤1中获得的纳米al-ag-ni合金颗粒在500mpa的压力下，压制成φ为10mm的圆柱合金锭，随后在n2保护下进行烧结，得到合金铸锭；

烧结温度为700℃，保温时间为4h；

步骤3，将步骤2制得的合金铸锭破碎后放入石英管中，进行电流感应加热至熔融状态，之后将熔化的金属液体用氩气吹到旋转速度为35m·s^-1的铜辊上，固化形成al-ag-ni合金薄带；

步骤4，将步骤3所得合金薄带置于去合金溶液中，直至没有明显气泡，然后将其放入恒温水浴箱中，进行腐蚀，得到粉体；

去合金溶液为质量分数为10％naoh溶液；

水浴温度为80℃；水浴时间为4h；

步骤5，将步骤4中制备的粉体用去离子水进行超声清洗，干燥，得到蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体；

其中，干燥温度为80℃，干燥时间是5h；

实施例5

本发明一种蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照一定比例配置al-ag-ni金属粉末，将金属粉末置于高能球磨机中，经15h的高速反复压延-压合-碾碎过程，得到组分分布均匀的纳米al-ag-ni合金颗粒；

al-ag-ni金属粉末中，al为活泼组元，原子百分比为90％；ag为惰性组元，原子百分比为5％；ni为惰性组元，原子百分比为5％；

步骤2，将步骤1中获得的纳米al-ag-ni合金颗粒在300-500mpa的压力下，压制成φ为10mm的圆柱合金锭，随后在n2保护下进行烧结，得到合金铸锭；

烧结温度为800℃，保温时间为3h；

步骤3，将步骤2制得的合金铸锭破碎后放入石英管中，进行电流感应加热至熔融状态，之后将熔化的金属液体用氩气吹到旋转速度为35m·s^-1的铜辊上，固化形成al-ag-ni合金薄带；

步骤4，将步骤3所得合金薄带置于去合金溶液中，直至没有明显气泡，然后将其放入恒温水浴箱中，进行腐蚀，得到粉体；

去合金溶液为质量分数为20％naoh溶液；

水浴温度为90℃；水浴时间为2h；

步骤5，将步骤4中制备的粉体用去离子水进行超声清洗，干燥，得到蜂窝状纳米多孔ag-ni导电粉体；

其中，干燥温度为90℃，干燥时间是3h。