[0044] 实施例1一种多孔铜基晶须材料的制备方法,其特征在于包括如下处理步骤:
(1)制备Cu-Al合金块体:(a)将30wt.% 2-3μm铜粉、60wt.% 7-8μm铝粉物理均匀混合;
(b)300Mpa 压制成型;(c)惰性气氛或还原气氛下高温烧结,烧结温度800oC,高温持续时间
1h,自然冷却,其中所述压制成型的保压时间5min;所述惰性气氛为N2,所述还原气氛为H2;
所述高温烧结的程序升温速率10oC/min。
[0045] (2)通过化学碱液腐蚀初步去合金化:所使用的腐蚀液为1M NaOH水溶液,腐蚀时间12h,温度为30oC,腐蚀过程中辅助超声除去气泡,腐蚀后多次去离子水洗涤。
[0046] (3)通过电化学酸液腐蚀深度去合金化:以步骤(2)获得的铜材为阳极,Pt片为阴极,以0.6M HNO3为电解液,腐蚀电压为0.3V,腐蚀时间2h,电化学腐蚀温度为常温。
[0047] (4)干燥,还原:干燥过程为使用乙醇-去离子水多次交替洗涤除去腐蚀液,真空干燥;还原过程为在5vol.%H2/N2下,于管式炉中还原处理60min。
[0048] (5)并以上述步骤(4)获得的多孔铜为衬底,进行脉冲激光烧灼硫化钨:步骤(4)获得的多孔铜为衬底置于真空室,使用Nd:YAG激光,使激光光束依经过全反射镜和聚焦透镜后聚焦在硫化钨靶材上,发生光烧蚀反应,熔融蒸发出靶材羽流,并沉积于多孔铜材表面,脉冲激光烧灼硫化钨的参数:Nd:YAG激光,激光束波长为525nm,输出最大单脉冲能量为50mj,重复频率为100Hz,光斑1mm;真空度小于×10-6Torr,温度为200oC,脉冲激光烧灼时间为30min;硫化钨靶材与衬底的距离为2cm。
[0049] (6)高温处理获得多孔铜基晶须材料:高温程序升温为10/min升至500oC,恒温时间为1h,自然冷却至室温,高温氛围为0.5vol.%H2/He混合气。
[0050] 最终,多孔铜基晶须材料为块状,非粉末,所述硫化钨WS2的纯度大于99.9%。
[0051] 实施例2一种多孔铜基晶须材料的制备方法,其特征在于包括如下处理步骤:
(1)制备Cu-Al合金块体:(a)将35wt.% 2-3μm铜粉、65wt.% 7-8μm铝粉物理均匀混合;
(b)350Mpa 压制成型;(c)惰性气氛或还原气氛下高温烧结,烧结温度900oC,高温持续时间
2h,自然冷却,其中所述压制成型的保压时间8min;所述惰性气氛为N2,所述还原气氛为H2;
所述高温烧结的程序升温速率10oC/min。
[0052] (2)通过化学碱液腐蚀初步去合金化:所使用的腐蚀液为1.5M NaOH水溶液,腐蚀时间18h,温度为33oC,腐蚀过程中辅助超声除去气泡,腐蚀后多次去离子水洗涤。
[0053] (3)通过电化学酸液腐蚀深度去合金化:以步骤(2)获得的铜材为阳极,Pt片为阴极,以0.65M HNO3为电解液,腐蚀电压为0.4V,腐蚀时间2.5h,电化学腐蚀温度为常温。
[0054] (4)干燥,还原:干燥过程为使用乙醇-去离子水多次交替洗涤除去腐蚀液,真空干燥;还原过程为在5vol.%H2/N2下,于管式炉中还原处理75min。
[0055] (5)并以上述步骤(4)获得的多孔铜为衬底,进行脉冲激光烧灼硫化钨:步骤(4)获得的多孔铜为衬底置于真空室,使用Nd:YAG激光,使激光光束依经过全反射镜和聚焦透镜后聚焦在硫化钨靶材上,发生光烧蚀反应,熔融蒸发出靶材羽流,并沉积于多孔铜材表面,脉冲激光烧灼硫化钨的参数:Nd:YAG激光,激光束波长为525nm,输出最大单脉冲能量为50mj,重复频率为100Hz,光斑1mm;真空度小于×10-6Torr,温度为250oC,脉冲激光烧灼时间为40min;硫化钨靶材与衬底的距离为2cm。
[0056] (6)高温处理获得多孔铜基晶须材料:高温程序升温为10/min升至600oC,恒温时间为3h,自然冷却至室温,高温氛围为0.5vol.%H2/He混合气。
[0057] 最终,多孔铜基晶须材料为块状,非粉末,所述硫化钨WS2的纯度大于99.9%。
[0058] 命名为S。
[0059] 实施例3一种多孔铜基晶须材料的制备方法,其特征在于包括如下处理步骤:
(1)制备Cu-Al合金块体:(a)将30-40wt.% 2-3μm铜粉、60-70wt.% 7-8μm铝粉物理均匀混合;(b) 400Mpa 压制成型;(c)惰性气氛或还原气氛下高温烧结,烧结温度950oC,高温持续时间3h,自然冷却,其中所述压制成型的保压时间10min;所述惰性气氛为N2,所述还原气o
氛为H2;所述高温烧结的程序升温速率10C/min。
[0060] (2)通过化学碱液腐蚀初步去合金化:所使用的腐蚀液为2M NaOH水溶液,腐蚀时间24h,温度为35oC,腐蚀过程中辅助超声除去气泡,腐蚀后多次去离子水洗涤。
[0061] (3)通过电化学酸液腐蚀深度去合金化:以步骤(2)获得的铜材为阳极,Pt片为阴极,以0.7M HNO3为电解液,腐蚀电压为0.5V,腐蚀时间3h,电化学腐蚀温度为常温。
[0062] (4)干燥,还原:干燥过程为使用乙醇-去离子水多次交替洗涤除去腐蚀液,真空干燥;还原过程为在5vol.%H2/N2下,于管式炉中还原处理90min。
[0063] (5)并以上述步骤(4)获得的多孔铜为衬底,进行脉冲激光烧灼硫化钨:步骤(4)获得的多孔铜为衬底置于真空室,使用Nd:YAG激光,使激光光束依经过全反射镜和聚焦透镜后聚焦在硫化钨靶材上,发生光烧蚀反应,熔融蒸发出靶材羽流,并沉积于多孔铜材表面,脉冲激光烧灼硫化钨的参数:Nd:YAG激光,激光束波长为525nm,输出最大单脉冲能量为50mj,重复频率为100Hz,光斑1mm;真空度小于×10-6Torr,温度为300oC,脉冲激光烧灼时间为50min;硫化钨靶材与衬底的距离为2cm。
[0064] (6)高温处理获得多孔铜基晶须材料:高温程序升温为10/min升至700oC,恒温时间为1-5h,自然冷却至室温,高温氛围为0.5vol.%H2/He混合气。
[0065] 最终,多孔铜基晶须材料为块状,非粉末,所述硫化钨WS2的纯度大于99.9%。
[0066] 对比例1一种多孔铜基晶须材料的制备方法,其特征在于包括如下处理步骤:
(1)制备Cu-Al合金块体:(a)将35wt.% 2-3μm铜粉、65wt.% 7-8μm铝粉物理均匀混合;
(b)350Mpa 压制成型;(c)惰性气氛或还原气氛下高温烧结,烧结温度900oC,高温持续时间
2h,自然冷却,其中所述压制成型的保压时间8min;所述惰性气氛为N2,所述还原气氛为H2;
所述高温烧结的程序升温速率10oC/min。
[0067] (2)通过电化学酸液腐蚀深度去合金化:获得的铜材为阳极,Pt片为阴极,以0.65M HNO3为电解液,腐蚀电压为0.4V,腐蚀时间2.5h,电化学腐蚀温度为常温。
[0068] (3)通过化学碱液腐蚀初步去合金化:所使用的腐蚀液为1.5M NaOH水溶液,腐蚀时间18h,温度为33oC,腐蚀过程中辅助超声除去气泡,腐蚀后多次去离子水洗涤。
[0069] (4)干燥,还原:干燥过程为使用乙醇-去离子水多次交替洗涤除去腐蚀液,真空干燥;还原过程为在5vol.%H2/N2下,于管式炉中还原处理75min。
[0070] (5)并以上述步骤(4)获得的多孔铜为衬底,进行脉冲激光烧灼硫化钨:步骤(4)获得的多孔铜为衬底置于真空室,使用Nd:YAG激光,使激光光束依经过全反射镜和聚焦透镜后聚焦在硫化钨靶材上,发生光烧蚀反应,熔融蒸发出靶材羽流,并沉积于多孔铜材表面,脉冲激光烧灼硫化钨的参数:Nd:YAG激光,激光束波长为525nm,输出最大单脉冲能量为50mj,重复频率为100Hz,光斑1mm;真空度小于×10-6Torr,温度为250oC,脉冲激光烧灼时间为40min;硫化钨靶材与衬底的距离为2cm。
[0071] (6)高温处理获得多孔铜基晶须材料:高温程序升温为10/min升至600oC,恒温时间为3h,自然冷却至室温,高温氛围为0.5vol.%H2/He混合气。
[0072] 最终,多孔铜基晶须材料为块状,非粉末,所述硫化钨WS2的纯度大于99.9%。
[0073] 命名为D-1。
[0074] 对比例2一种多孔铜基晶须材料的制备方法,其特征在于包括如下处理步骤:
(1)以商用泡沫铜为基材,进行除油预处理;
(2)泡沫铜为衬底,进行脉冲激光烧灼硫化钨:步骤(4)获得的多孔铜为衬底置于真空室,使用Nd:YAG激光,使激光光束依经过全反射镜和聚焦透镜后聚焦在硫化钨靶材上,发生光烧蚀反应,熔融蒸发出靶材羽流,并沉积于多孔铜材表面,脉冲激光烧灼硫化钨的参数:
Nd:YAG激光,激光束波长为525nm,输出最大单脉冲能量为50mj,重复频率为100Hz,光斑
1mm;真空度小于×10-6Torr,温度为250oC,脉冲激光烧灼时间为40min;硫化钨靶材与衬底的距离为2cm。
[0075] (6)高温处理获得多孔铜基晶须材料:高温程序升温为10/min升至600oC,恒温时间为3h,自然冷却至室温,高温氛围为0.5vol.%H2/He混合气。
[0076] 命名为D-2。
[0077] 对比例3一种多孔铜基晶须材料的制备方法,其特征在于包括如下处理步骤:
(1)制备Cu-Al合金块体:(a)将35wt.% 2-3μm铜粉、65wt.% 7-8μm铝粉物理均匀混合;
o
(b)350Mpa 压制成型;(c)惰性气氛或还原气氛下高温烧结,烧结温度900C,高温持续时间
2h,自然冷却,其中所述压制成型的保压时间8min;所述惰性气氛为N2,所述还原气氛为H2;
所述高温烧结的程序升温速率10oC/min。
[0078] (2)通过化学碱液腐蚀初步去合金化:所使用的腐蚀液为1.5M NaOH水溶液,腐蚀o时间18h,温度为33C,腐蚀过程中辅助超声除去气泡,腐蚀后多次去离子水洗涤。
[0079] (3)通过电化学酸液腐蚀深度去合金化:以步骤(2)获得的铜材为阳极,Pt片为阴极,以0.65M HNO3为电解液,腐蚀电压为0.4V,腐蚀时间2.5h,电化学腐蚀温度为常温。
[0080] (4)干燥,还原:干燥过程为使用乙醇-去离子水多次交替洗涤除去腐蚀液,真空干燥;还原过程为在5vol.%H2/N2下,于管式炉中还原处理75min。
[0081] (5)并以上述步骤(4)获得的多孔铜为衬底,进行脉冲激光烧灼硫化钨:步骤(4)获得的多孔铜为衬底置于真空室,使用Nd:YAG激光,使激光光束依经过全反射镜和聚焦透镜后聚焦在硫化钨靶材上,发生光烧蚀反应,熔融蒸发出靶材羽流,并沉积于多孔铜材表面,脉冲激光烧灼硫化钨的参数:Nd:YAG激光,激光束波长为525nm,输出最大单脉冲能量为50mj,重复频率为100Hz,光斑1mm;真空度小于×10-6Torr,温度为常温oC,脉冲激光烧灼时间为40min;硫化钨靶材与衬底的距离为2cm。
[0082] (6)高温处理获得多孔铜基晶须材料:高温程序升温为10/min升至600oC,恒温时间为3h,自然冷却至室温,高温氛围为0.5vol.%H2/He混合气。
[0083] 最终,多孔铜基晶须材料为块状,非粉末,所述硫化钨WS2的纯度大于99.9%。
[0084] 命名为D-3。
[0085] 表1样品的比表面积汇总如表1所示,S样品在进过初步和深度去合金后,获得的多孔铜的比表面积为52g/g,进过原位晶须处理,S样品的比表面积增加于76m2/g,D-1样品中将初步和深度去合金步骤更换,使得精细的产生介孔的电化学步骤无法发挥作用,获得的多孔铜的比表面积为19 m2/
2
g,经过原位的晶须生长,D-1样品的比表面积增加于32m/g,得益于晶须生长交错产生的介孔。D-2的样品,泡沫铜的比表面积仅为5 m2/g,主要为大孔结构,经过原位的晶须生长,D-2样品的比表面积增加于9m2/g;相比与D-3的PLD的温度为常温,导致其晶须生长较小,分布较稀疏,获得的介孔较少,相比与多孔铜的比表面积为52m2/g,比表面仅仅为57 m2/g,变化不明显。
[0086] 如附图1,通过初步去合金-深度去合金后获得多孔铜材的光学照片,所述多孔铜为三维网络多孔结构,且为整体块状结构。
[0087] 如附图2所示,在所述大孔的孔壁上原位生长出众多细丝状的晶须,所述晶须的交错生长,明显的改善了多孔铜的比表面积。
[0088] 如附图3所示,PLD200oC、高温处理500oC,处理时间15m,可以发现明显的原位凸起,为铜须生长的最初形态。
[0089] 如附图4所示,PLD250oC、高温处理600oC,处理时间3h获得的多孔铜晶须材料SEM图,形成一定程度的细丝晶须。
[0090] 如附图5所示,PLD300oC、高温处理700oC,处理时间5h获得的多孔铜晶须材料SEM图,随着时间和温度的增加,晶须超量增长。
[0091] 以上,虽然通过优选的实施例对本发明进行了例示性的说明,但本发明并不局限于这种特定的实施例,可以在记载于本发明的保护范围的范畴内实施适当的变更。