低活性Mo金屬表面納米多孔結(jié)構(gòu)的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、納米多孔金屬是具有納米尺寸孔洞與韌帶的材料。納米多孔材料因具有密度小，重量輕，比表面積大，高強(qiáng)度等一系列優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于分離、催化、傳感和表面增強(qiáng)拉曼散射等方面，在科學(xué)技術(shù)研究與國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮巨大的作用。
　　Mo金屬因其具有較低的熱膨脹系數(shù)、較好的高溫強(qiáng)度和導(dǎo)電性在許多領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。但根據(jù)課題組之前對(duì)于鉬基層狀復(fù)合材料的研究表明,鉬金屬的表面活性很低，制備層狀復(fù)合材料難度較大，可以通過在Mo金屬表面制備一層納米多孔

2、結(jié)構(gòu)，來提高其表面活性。相比于粗晶實(shí)心金屬,納米多孔金屬因?yàn)榫哂屑{米級(jí)別的韌帶和孔洞,在比表面積大量提高的同時(shí),由于構(gòu)成韌帶的晶粒在尺寸上相比實(shí)心金屬要小的多,故而相比實(shí)心金屬,納米多孔金屬的晶界體積分?jǐn)?shù)更大,表面活性更高。
　　本文基于Mo-Zn互不固溶體系，采用化學(xué)脫合金法制備納米多孔Mo薄膜。其主要過程包括三步：首先，在處理過的Mo箔表面電鍍一層具有納米晶結(jié)構(gòu)的Zn層；其次將樣品在400?C下退火5h；最后在25?C的濃硝酸

3、中脫合金4h。最后得到的納米多孔結(jié)構(gòu)Mo薄膜的平均孔徑大小約為200nm，薄膜層厚約300nm。詳細(xì)的探討了脫合金溫度和時(shí)間對(duì)納米多孔層形貌的影響。
　　本文采用XRD，GIXRD，AES和TEM對(duì)退火后的Mo/Zn層狀樣品的脫合金機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究。經(jīng)過仔細(xì)分析，我們認(rèn)為 Mo/Zn層狀樣品可以脫合金化的關(guān)鍵點(diǎn)不是退火過程中生成的MoZn22相，而是Mo原子突破了Mo-Zn體系的互不固溶性，在 Zn層中實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離擴(kuò)散，而這又可

4、以歸結(jié)為 Zn層的納米晶結(jié)構(gòu)可以為Mo原子的擴(kuò)散提供大量擴(kuò)散通道，這些擴(kuò)散通道包含了富集缺陷的晶界以及半固態(tài)和在熔點(diǎn)附近因原子熱振動(dòng)所產(chǎn)生的大量空位。之后我們以Mo-Zn體系為例，提出了一種適合于層狀互不固溶合金的脫合金思路。
　　本文研究了納米多孔Mo薄膜的析氫電催化性能，發(fā)現(xiàn)其活性相比純Mo箔大幅提高，塔菲兒斜率為85mv dec-1，且在0.5mol·L-1的H2SO4電解質(zhì)溶液中穩(wěn)定性良好。雖然其析氫起始電位較高，但可以通