1. Was ist ein nanoporöses Metallmaterial?
Nanoporöse Metalle (NPM) sind eine Klasse von Metallmaterialien mit miteinander verbundenen Bändern (positive Krümmung) und nanoporösen Kanälen (negative Krümmung), deren Porosität mindestens 50 % beträgt und deren Submikronporen (einschließlich Mikroporen, Mesoporen und Makroporen mit Durchmessern von 50–1000 nm) einen wesentlichen Beitrag zur spezifischen Oberfläche des Schaums leisten. Wie in Abbildung 1 dargestellt, muss die Porengröße im Nanometerbereich liegen!
Klassifizierung poröser Materialien unterschiedlicher Größe (von links nach rechts, mit zunehmender Größe)
Im Allgemeinen erfolgt die Synthese poröser Nanometalle hauptsächlich durch Top-down-freie chemische Korrosions- und elektrochemische Entlegierung. Alternativ kann eine Bottom-up-Synthese mithilfe der Template-Methode erfolgen. Hier wird hauptsächlich die Herstellungsmethode der Entlegierung zur Herstellung poröser Metalle erläutert. Für einige häufig verwendete und entlegierte Elemente müssen die zwei/mehreren Komponenten, die zur Entlegierung verwendet werden können, die folgenden Punkte erfüllen: 1. Das Gleichgewichtspotenzial zwischen den Komponenten muss deutlich unterschiedlich sein. 2. Das Inhaltsverhältnis der Komponenten muss einen Schwellenwert aufweisen. 3. Es kann sich eine einzelne feste Lösungsphase bilden.
IUPAC-Periodensystem der Elemente, rote und blaue Kästchen sind häufig verwendete entlegierte Metallelemente
Die Nanoporenverteilung nanoporöser Metalle kann gleichmäßig oder ungleichmäßig sein, wobei beides in den meisten Fällen gegeben ist. Die kristallographische Orientierung und die Kristalldefekte nanoporöser Metalle hängen von der Mikrostruktur der Legierungsvorläufer und dem Entlegierungsprozess ab. Aufgrund ihrer einzigartigen Mikrostruktur können nanoporöse Metalle gleichzeitig die Eigenschaften von Metallen und nanostrukturierten Materialien aufweisen. Ihre Strukturen stehen in engem Zusammenhang mit den elektrischen, magnetischen, optischen, mechanischen, katalytischen und elektrokatalytischen Eigenschaften.
a) TEM von np-AuAg, b) 3D-Rekonstruktionsmodell
2. Die mikroskopischen Eigenschaften nanoporöser Metalle?
Theoretisch könnten einer oder mehrere der folgenden drei Mechanismen am Werk sein, wenn sich ein Metall bevorzugt auflöst.
(1) Beide Metalle werden ionisiert, und dann wird das Edelmetall wieder abgeschieden.
(2) Nur das unedle Metall wird ionisiert und geht in die Lösung über, während die Atome des Edelmetalls durch Oberflächendiffusion aggregiert werden.
(3) Nur das unedle Metall ionisiert und geht in Lösung, und die Atome der beiden Metalle bewegen sich in der festen Phase durch Massendiffusion.
Veröffentlichungszeit: 14. Februar 2022
