纳米多孔金孔结构在溶液中的粗化研究

来源 :山东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xianglongke2000
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纳米多孔金可以通过对金银合金去合金化制得,其中较活泼的银元素被选择性的溶解在腐蚀液中,得到孔和孔壁双连续的开孔结构,孔和孔壁的尺寸可以达到10nm以下。文献已经报道高温退火和酸溶液浸泡处理可以粗化纳米多孔金的孔结构,我们发现纳米多孔金在一些盐溶液的浸泡处理后也会发生奇特的粗化现象。在对纳米多孔金孔结构的定量表征的基础上,研究了溶液处理对纳米多孔金孔结构的粗化演化现象。采用自由腐蚀法和电化学腐蚀法成功制备出孔径1Onm和39nm左右的纳米多孔金,并用电子显微镜图像分析法定量表征了其孔结构。用平均孔径、平均壁厚、平均孔隙率、平均孔密度、平均孔圆度表征孔的大小与形状,并对两种纳米多孔金的结构进行了比较。通过编制宏程序,实现图像处理和测量的半自动化,其孔结构参数计算的标准偏差小于5%。发现并定量研究了孔径1Onm的多孔金在银离子络合剂Na2S2O3、NaSCN、 EDTA以及柠檬酸溶液中的粗化现象。发现随着浸泡时间的增加,孔径、壁厚和孔隙率增大,孔密度减小,24小时之后,孔结构变化不大:溶液浓度越大,纳米多孔金孔结构的粗化程度越明显。孔径39nm的多孔金在银离子络合溶液中不发生粗化现象。发现并定量研究了孔径1Onm的多孔金在FeCl3溶液中的粗化现象。浸泡时间在24小时之前,孔径、壁厚和孔隙率增大,孔密度和孔圆度减小;24小时之后,孔径和孔隙率减小,壁厚继续增大,孔密度和孔圆度变化不大。随着粗化程度的增加,可能造成孔结构坍塌,部分孔闭合;溶液浓度越大,纳米多孔金孔结构的粗化程度越明显;与热退火处理的纳米多孔金相比,在FeCl3溶液浸泡处理后的纳米多孔金,孔隙率、孔密度更大,孔径分布范围更宽。定量研究了孔径10nm的多孔金在酸溶液中的粗化现象。发现在浓盐酸中浸泡处理后的纳米多孔金,随着浸泡时间的增加,孔径先增大后减小,最后闭合,这与文献报道不同;首次研究了纳米多孔金在不同浓度的磷酸中的粗化现象,溶液浓度越大,粗化程度越明显。初步探讨了纳米多孔金在溶液中的粗化机理。纳米多孔金的孔径与壁厚都是纳米尺度,根据粗化前后银的含量,推测存在着某种纳米尺寸效应,使得残留的银在溶液中溶解、金扩散并自组装,最终导致粗化。
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