电沉积法制备多孔金属材料的研究

金属有机框架多孔材料的制备及其应用研究一、本文概述金属有机框架（MOFs）多孔材料作为一种新兴的功能材料，近年来在化学、材料科学和工程等领域引起了广泛关注。

由于其独特的结构和性质，MOFs在气体存储、分离、催化、传感和药物输送等领域展现出了巨大的应用潜力。

本文旨在全面综述MOFs多孔材料的制备方法，探讨其结构特点与性能之间的关系，并深入分析MOFs在多个领域的应用研究进展。

文章将首先介绍MOFs的基本概念、分类及特点，随后重点讨论不同制备方法的优缺点，包括溶剂热法、微波辅助法、机械化学法等。

在此基础上，本文将综述MOFs在气体吸附与存储、催化、化学传感、生物医学等领域的应用实例，并展望其未来的发展趋势和挑战。

通过本文的阐述，旨在为MOFs多孔材料的制备和应用研究提供全面的理论支撑和实践指导。

二、金属有机框架多孔材料的制备方法金属有机框架（MOFs）多孔材料的制备是MOFs应用的基础，其制备方法的选择直接影响着MOFs的结构、形貌和性能。

目前，常用的MOFs制备方法主要包括溶液法、水热/溶剂热法、微波辅助法、机械化学法以及电化学法等。

溶液法：溶液法是最常用的MOFs制备方法之一。

通常，将金属盐和有机配体溶解在适当的溶剂中，通过控制反应条件（如温度、pH 值、浓度等），使金属离子与有机配体在溶液中自组装形成MOFs。

这种方法操作简单，但通常需要较长的反应时间。

水热/溶剂热法：水热/溶剂热法是在高温高压的条件下，利用溶剂（如水或其他有机溶剂）的物理化学性质，促进金属离子与有机配体的反应，从而制备MOFs。

这种方法可以加速反应速率，制备出结晶度高、形貌规整的MOFs。

微波辅助法：微波辅助法是利用微波产生的快速加热和均匀加热效应，促进MOFs的快速合成。

这种方法具有反应时间短、能耗低、产物纯度高等优点，是近年来备受关注的一种MOFs制备方法。

机械化学法：机械化学法是通过机械力（如研磨、球磨等）促进金属盐和有机配体之间的反应，制备MOFs。

多孔材料的制备及其应用随着科技的不断发展，多孔材料的研究和应用日益广泛。

多孔材料是指微小孔洞分布于其内部的材料，其孔径和孔隙率可以根据需要进行调节。

多孔材料的制备和应用十分广泛，可以应用于吸附、分离、催化、电池等领域。

本文将对多孔材料的制备方法和应用进行详细介绍。

一、多孔材料的制备方法1. 模板法模板法是一种通过模板控制孔径和形态的方法，其基本原理是在一种稳定的模板中填充或沉积其他材料，使其内部空隙可以形成多孔结构。

常用的模板有硬模板和软模板，硬模板包括有机液晶、多孔硅等；软模板包括柠檬酸、聚氧乙烯、聚丙烯酰胺等。

模板法制备的多孔材料具有孔径分布均匀、形态规则等优点。

2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种通过溶胶化学反应制备多孔材料的方法。

该方法的基本步骤包括原料与溶剂的混合，吸附反应和凝胶过程。

在反应中，改变溶胶和凝胶过程中的pH值、温度、保温时间等条件，可以调节孔径和孔隙大小。

溶胶-凝胶法制备的多孔材料具有孔径可调、孔隙结构有序等优点。

3. 水热法水热法是一种在高压高温下，通过水热反应制备多孔材料的方法。

水热反应的参数包括反应温度、反应时间、反应溶液pH值等，可以控制孔洞大小和形态。

水热法制备的多孔材料具有结构稳定性好、孔洞形态多样等优点。

4. 氧化铝模板法氧化铝模板法是一种利用氧化铝模板制备多孔材料的方法。

在制备过程中，将制备好的氧化铝模板浸泡在溶液中，使其内部有孔洞和毛细管隙，然后利用电化学沉积等方法将材料沉积在模板中，形成多孔材料。

氧化铝模板法制备的多孔材料具有孔径均匀、孔隙分布有序等优点。

二、多孔材料的应用1. 吸附多孔材料在吸附领域中应用较为广泛。

由于多孔材料具有高比表面积、可调孔径和孔隙结构等特点，可以有效吸附和分离小分子有机物、重金属离子等。

常见的多孔吸附材料有活性炭、分子筛、纳米材料等。

2. 分离多孔材料在分离领域中应用也十分广泛。

由于多孔材料的孔隙大小和分布可以调节，从而可以实现对不同大小的物质的分离。

多孔金属材料的制备方法及应用摘要：孔金属材料由于具有独特的综合性能，近年来逐渐成为研究热点。

科研水平的提高使一些多孔金属材料的孔隙率可以达到90%以上，但许多的多孔金属材料的制备仍然存在很大的挑战。

本文主要对多孔金属材料的几种制备方法和多孔金属材料的应用进行了介绍，并对今后的研究热点作了展望。

关键词：多孔金属材料；制备方法；应用引言：多孔金属材料是一类新型的金属材料，与传统金属材料和其他多孔材料相比在某些方面具有更佳的性能，且随着研究的发展，多孔金属材料的应用领域变得更加宽泛。

简要回顾了多孔金属材料的研究历史，重点综述了几种常用的多孔金属材料的制备方法及其适用性，并对多孔金属材料的应用领域作了介绍，最后展望了多孔金属材料的研究趋势。

1多孔金属材料的制备工艺铝合金在工业上广泛用于制造金属泡沫。

除了铝之外，钛、铁、锌、铜等材料也在工业上得到了应用，但与铝相比，它们的存在率仍然很低。

不同的应用需求对多孔金属材料的孔隙率要求不同，根据多孔金属材料加工产生孔隙时的金属的物质状态（固态、液态、气态或电离态）对各种制备工艺进行分类：固相法、液相法、沉积法。

1.1固相法固相法制备多孔金属材料是对固相金属进行烧结，且在此过程中金属始终保持固态，此工艺方法包含的种类较多，较容易制备大块的材料，该方法操作简单，得到的金属孔隙率高、分辨率高、孔隙分布均匀，缺点是得到的多孔金属材料强度低，常用于制备的多孔金属材料有铝、钛、不锈钢、铜、钼等。

通常固相法常用的制备方法主要有粉末烧结法、粉末发泡法、氧化还原烧结法、空心球烧结法等。

1.2液相法液相法制备多孔金属材料是在液态金属中获得孔隙结构或者是熔化含有气体发泡剂预制体释放气体，气体扩散获得孔隙结构，以此获得多孔金属材料。

该方法的优点是操作简单、成本低、孔隙率高，但不太适用于熔点高的材质。

受液态金属粘度的影响，所得到的多孔金属材料孔隙结构不均匀，力学性能较差，多适用于制备铝合金、钢、铜、青铜、黄铜等多孔金属材料。

电喷制备多孔二氧化钛微球及其结构表征
电喷制备多孔二氧化钛微球是一种利用电沉积制备多孔性二氧化钛微球材料的方法。

它由电邦晶体法得到，使用电解液中的 TiO2溶胶（如TiCl4溶液）作为原料，在偏压范围内（0-1.8V）电沉积Titanium Oxide微球。

不同的参数，如溶胶的浓度、偏压、电解液的体积等都会影响微球的外部形貌和内部结构。

通过X射线衍射（XRD）表征，可以看出电喷制备的多孔二氧化钛微球粒子大小为50-60 nm，并且有着六方和八方的晶体结构，具有一定的立方结构格式。

扫描电子显微镜（SEM）表征也可以验证电喷制备的多孔二氧化钛微球有着椭圆形的表面和带有孔洞的内部结构。

同时，傅里叶红外光谱（FT-IR）可以确定电喷制备的多孔二氧化钛微球的结构，并显示有三种类型的结构：特征性Titanium-oxygen 共价键， Ti-O-Ti簇和Ti-OH酰氢键。

此外，元素分析也可以表明，电喷制备多孔二氧化钛微球主要由Ti、O、C、H和N组成，其中TiO2为主要成分，占比约为85％左右，其余成分在15％以下。

总之，电喷制备多孔二氧化钛微球具有粒径小、表面积大、密度低、能量储存量高等优势，可以广泛应用于能源存储、环境保护、高效催化等方面。

纳米多级孔镍合金复合电极的制备及电催化析氢性能研究一、本文概述随着能源需求的日益增长和环境问题的日益严峻，寻求高效、可持续的能源转换和存储技术已成为全球科研和产业界的共同目标。

电催化析氢反应（HER）作为清洁、高效的能源转换方式之一，受到了广泛关注。

在众多催化剂中，纳米多级孔镍合金因其高比表面积、优异的导电性、良好的催化活性以及低廉的成本，被视为极具潜力的HER催化剂。

因此，本文旨在研究纳米多级孔镍合金复合电极的制备方法，并深入探索其电催化析氢性能，为开发高效、低成本的电催化析氢催化剂提供理论支持和实验依据。

本文首先介绍了纳米多级孔镍合金复合电极的制备过程，包括材料选择、结构设计、制备方法以及复合电极的表征手段。

在此基础上，通过电化学性能测试，系统研究了纳米多级孔镍合金复合电极在电催化析氢反应中的催化活性、稳定性和耐久性。

本文还探讨了纳米多级孔结构、合金成分以及电极制备条件对电催化性能的影响，为进一步优化催化剂性能提供了理论指导。

本文总结了纳米多级孔镍合金复合电极在电催化析氢反应中的优势和潜在应用前景，并指出了当前研究中存在的问题和未来的研究方向。

通过本文的研究，有望为开发高效、低成本的电催化析氢催化剂提供新的思路和方案，推动清洁能源技术的发展和应用。

二、文献综述随着全球对可再生能源需求的日益增长，氢能源作为一种清洁、高效的能源形式，受到了广泛关注。

在氢能源的制取过程中，电催化析氢技术因其高效、环保的特性，成为了研究的热点。

电催化析氢反应的性能很大程度上取决于催化剂的性能，因此，开发高效、稳定的电催化剂对于推动氢能源的应用具有重要意义。

纳米多级孔镍合金作为一种新型的电催化剂，在电催化析氢领域展现出了良好的应用前景。

其多级孔结构不仅提供了丰富的活性位点，还有利于传质过程，从而提高了催化活性。

同时，镍合金的组成可调，可以通过改变合金的成分来优化其催化性能。

目前，关于纳米多级孔镍合金复合电极的制备及电催化析氢性能的研究已经取得了一定的进展。

多孔材料的制备和应用研究近年来，随着科技的不断进步和发展，各种新材料层出不穷。

其中，多孔材料因其独特的物理化学性质，一直备受学术界和工业界的关注和研究。

本文将详细介绍多孔材料的制备和应用研究。

一、多孔材料的制备1. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是制备多孔材料的一种常见方法。

它是利用液态或气态前驱体在溶剂中形成胶体，然后通过热处理或其他化学反应将其转化为固体的过程。

该方法可以制备出具有多种形态和孔结构的多孔材料，如介孔材料、微孔材料、大孔材料、Hierarchical多孔材料等。

溶胶凝胶法能够控制多孔材料孔道大小、孔道结构和形貌等物理化学性质，其制备过程常采用催化剂法、模板法、超临界法等辅助手段。

2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是通过化学反应在气相中形成多孔材料的一种方法。

其制备步骤主要包括材料制备、催化剂制备、氢气化学气相沉积等。

化学气相沉积法可以制备出大量的纳米孔材料，如碳纳米管、金刚石纳米线、纳米孔膜等。

其优点是可以控制孔道大小、形貌和结构等性质，能够制备出具有高表面积和高孔隙度的多孔材料。

3. 模板法模板法是利用模板作为孔道模板，通过填充和/或包覆模板来制备多孔材料的方法。

它是制备具有特定形状和微结构的多孔材料的一种有效方法。

模板法可以分为硬模板法和软模板法两种，硬模板法是利用高分子聚合物或硅胶等硬质模板来制备多孔材料；软模板法是利用表面活性剂或小分子有机化合物作为模板来形成多孔结构。

模板法能够控制多孔材料孔隙度、孔径大小、结构对称性等性质。

二、多孔材料的应用1. 催化反应多孔材料由于其高比表面积和孔容量，常被应用于催化反应中。

例如，在高分子聚合反应中，介孔材料可以作为承载体，催化剂被粘附在介孔材料的表面或内部孔道中，提高催化反应的效率；在有机合成领域，微孔材料可以用于选择性催化和分离技术等。

2. 能源领域多孔材料在能源领域得到了广泛应用。

例如，纳米孔材料被用于电池电极和超级电容器中，提高其储能密度和功率密度；气凝胶和多孔金属材料被用于氢气储存和分离技术。

纳米多孔金属材料的制备及其应用随着工业和科技的不断发展，纳米多孔金属材料成为了当下的研究热点之一。

纳米多孔金属材料具有许多优异的物理和化学性能，可以应用于各种领域，如催化、能源存储、传感和生物医学等。

本文将介绍纳米多孔金属材料的制备方法以及在不同领域中的应用。

纳米多孔金属材料的制备方法主要有三种。

第一种是物理方法。

物理方法主要是采用溅射、热蒸发等技术将金属原料制成薄膜，然后用无机模板或者有机模板进行脱模得到多孔金属材料。

物理方法制备的多孔金属材料具有孔径分布均匀、结构规整、孔径可控等特点。

但是物理方法制备多孔材料成本较高，制备难度较大。

第二种是化学方法。

化学方法一般是采用沉积、电化学沉积、还原、加热、溶胶凝胶法等技术制备纳米多孔金属材料。

化学方法制备多孔材料成本相对较低，制备过程简单，但是制备的多孔材料常常结构分布不均匀，孔径不可控，孔径大小不同等问题。

第三种是生物方法。

生物方法利用微生物、植物和动物等生物体或其代谢产物来合成具有多孔结构的材料。

生物方法制备的多孔材料结构可控性较强，同时还能够在制备过程中实现资源环保。

但是，生物方法制备多孔材料成本较高，制备规模较小，不利于工业化生产。

除了纳米多孔金属材料的制备方法外，纳米多孔金属材料还具有广泛的应用前景。

以下分别介绍几个应用方向。

首先是催化领域。

由于多孔金属材料的特殊结构，可以提供更多的催化活性位点，从而增加催化反应速率和选择性。

目前，多孔材料已经广泛应用于氢化、氧化、烷基化、脱氢等反应。

例如，采用多孔铜电极可以在室温下高效地还原各种有机物，具有很好的应用前景。

其次是能源领域。

制备具有高比表面积和优异传输性质的纳米多孔金属材料是大幅提高能量转换效率、减少环保压力的重要途径。

多孔材料可以应用于锂离子电池、燃料电池、太阳能电池等领域，具有重要的应用价值。

最后是生物医学领域。

多孔金属材料可以用于光热治疗、药物输送、组织修复等生物医学领域。

例如，多孔金属材料可以用于肿瘤治疗，通过受体介导的内吞作用将药物输送到特定的细胞区域，减少了药物在健康细胞中的副作用。

纳米多孔金属材料的制备与性能研究随着科学技术的不断发展，纳米材料在各个领域展现出了巨大的潜力。

其中，纳米多孔金属材料作为一种重要的纳米材料，在催化、能源储存、传感器等领域具有广泛的应用前景。

本文将重点探讨纳米多孔金属材料的制备方法以及其在各个领域中的性能研究进展。

一、纳米多孔金属材料的制备方法1. 溶剂热法溶剂热法是一种常用的纳米多孔金属材料制备方法。

一般来说，该方法需要采用一种有机溶剂和金属盐进行加热反应。

在反应过程中，溶剂的热解释放出的气体会形成孔洞结构。

通过控制反应条件中溶剂的种类、浓度和反应温度等因素，可以得到不同孔径和孔壁的纳米多孔金属材料。

2. 模板法模板法是一种制备纳米多孔金属材料的常见方法。

该方法使用一种具有特殊结构的模板作为模板。

首先，将金属溶液浸渍在模板上，然后进行热处理，使金属溶液沉积在模板的孔洞内。

最后，通过模板的去除，纳米多孔金属材料得以制备。

模板法制备的纳米多孔金属材料具有高孔隙度和可控的孔径尺寸，适用于催化剂和储能材料的制备。

3. 电沉积法电沉积法是一种通过电化学反应在电极上制备纳米多孔金属材料的方法。

通常，该方法将金属盐溶液作为电解液，将电极作为阳极或阴极。

通过调节电化学反应条件，如电位、电流密度和反应时间等，可以控制纳米多孔金属材料的形貌和孔隙结构。

电沉积法制备的纳米多孔金属材料具有高比表面积和良好的电化学性能，在储能和传感器领域具有较大的应用潜力。

二、纳米多孔金属材料的性能研究1. 催化性能纳米多孔金属材料在催化领域中展现出了重要的应用价值。

首先，由于其高比表面积和多孔结构，纳米多孔金属材料具有较高的反应活性。

其次，纳米多孔金属材料具有可调控的孔径尺寸和孔隙结构，可以提供更多的活性位点，有利于催化反应的进行。

最后，纳米多孔金属材料还具有较好的传质能力和稳定性，能够提高催化反应的效率和持久性。

2. 能源储存性能在能源储存领域，纳米多孔金属材料也显示出了良好的性能。

Engineering 工程多孔金属材料的制备工艺及性能探究谢中柱1’2’3许并社2’3樊建锋2’3(1.太原学院机电工程系，山西太原030032;2. 太原理工大学新材料工程技术中心，山西太原030024;3. 太原理工大学材料科学与工程学院，山西太原030024)摘要：本文介绍了多孔金属材料的发展情况，以多孔金属材料的制备工艺为主，阐述了其功能应用及未来发展。

多孔 金属材料的制备方法主要体现在熔体、粉末和沉积三个方面。

介绍了各种工艺的制备原理和性能以及优缺点和工艺的金属 材料，并简单介绍了国内的造孔剂给多孔金属材料带来了现在的状况和成果。

多孔金属材料的用处多，可以用于结构和功 能上，有益于减振、吸能及轻量化。

关键词：多孔金属材料；制备工艺；性能应用中图分类号：T B383.4 文献标识码：A文章编号：1671-0711 (2016) 11 (下）-0095-02随着社会的进步，多孔金属材料越来越发展快 速，已经成为近几十年来发展的新型结构和功能的材 料，它的内部分布着多量的孔洞。

孔洞又分为闭孔和 开孔。

闭孔材料的比重较小，它的刚度和强度比较大, 吸振;性能强，它的孔洞一般都是单独存在的，这是与 开孔不同的地方；开孔的渗透性和通透性比较好，一般都是三维多孔结构组成的，它的特点可能比闭孔更 好一点。

这种多孔的金属材料的应用领域也是越来越 广泛，不仅在交通领域、建筑工程等领域，在航天技 术上有着更大的作用。

1多孔材料的金属熔体的工艺1.1熔体发泡法溶体发泡法是一种向熔融金属中加入发泡剂的 方法，这种发泡剂能够使金属受热分解产生气体，产生的气体会凝固在金属的内部，经过处理的过程，最后生成多孔材料。

使用这种方法一般都是低溶点 的金属，关键就在于选择合适的发泡剂。

这种发泡 剂要适应金属溶体的材料，在选择上也是一种必须 的工作。

这种金属工艺虽然简单方便，但是制成的 多孔金属材料可能还有待提高质量。

1.2渗流铸造法渗流铸造法是另外一种金属溶体的方法，它是 将无机或者有机的可溶性颗粒或者是中空球放在耐 高温的铸模内，然后在这些孔隙中渗入金属溶液，然后通过其他的热处理方法将颗粒去除，最终得到 想要的多孔金属材料。

⾦属多孔材料的⼒学性能及制备⽅法研究进展⾦属多孔材料的⼒学性能及制备⽅法研究进展姓名:李国灿专业:材料科学与⼯程班级:材料092 学号:200910204212摘要:综述了⾦属多孔材料的⼏种常见的⼒学性能的研究进展，并对固相法、液相法、电沉积法、⽓相沉积法等⾦属多孔材料的主要制备⽅法进⾏了总结。

同时，指出当前⾦属多孔材料发展⽅向以及前景。

关键词:⾦属多孔；制备⽅法；⼒学性能；发展⽅向1 引⾔⾦属多孔材料是⼀类具有功能和结构双重属性的特殊的⼯程材料。

近年来⾦属多孔材料的开发和应⽤⽇益受到⼈们的关注。

⾦属多孔(泡沫⾦属)材料是20世纪80年代后期国际上迅速发展起来的，是由刚性⾻架和内部的孔洞组成，具有优异的物理特性和良好的机械性能的新型⼯程材料。

它具备的优异物理性能，如密度⼩、刚度⼤、⽐表⾯积⼤、吸能减振性能好、消⾳降噪效果好、电磁屏蔽性能⾼，使其应⽤领域已扩展到航空、电⼦、医⽤材料及⽣物化学领域等。

近年来随着⾦属多孔材料的应⽤领域不断扩⼤，对⾦属多孔材料的性能提出了更⾼的要求。

例如⾼温⽓体除尘⽤的过滤材料要求具有优良的⾼温强度、良好的耐⾼温⽓体腐蚀能⼒、可再⽣等要求因此对⾦属多孔材料⼒学性能的研究是⼗分有必要的。

为了得到不同性能的多孔⾦属，各种制备⽅法被相继提出，如直接发泡法，精密铸造法，⽓泡法，烧结法和电沉积法等。

2 ⾦属多孔材料的学性能测试⽅法与结果2.1 ⾦属多孔材料的环拉强度针对过滤管在使⽤过程中受到径向冲击⼒的受⼒状态，设计了环拉强度及其检测⽅法。

其⽰意图如图l所⽰。

样品采⽤等静压成型的中Φ50 mm×2 5 mm的管样，2个半圆柱状拉伸模套在多孔管内壁，从拉伸模通孔处施加⼀对向外的拉⼒。

图1⾦属多孔材料环拉强度检测⽅法⽰意圈环拉强度由以下公式计算:δ：环拉强度：F：破坏⾦属多孔环时的瞬时⼒：S：多孔圆环受⼒⾯积。

环拉试验采⽤等静压成型管和美国PALL公司的相应产品进⾏对照试验。

多孔金属材料制备技术及基本原理研究摘要:本文基于笔者多年从事金属材料的相关研究,以多孔金属材料为研究对象,探讨了多孔金属材料各种制备技术方法及其基本原理,分析了国内外相关研究现状,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词:多孔金属材料制备原理方法1 引言多孔金属材料(Cellular metals)是一个统称,即各种形貌的孔洞分布于金属基体中,将金属相分割成为小单元。

它是20世纪80年代后期国际上迅速发展起来的一种具有优异物理特性和良好力学性能的新型工程材料,在一些高端技术领域获得了广泛的应用。

多孔金属材料具有密度小、刚度大、比表面积大、吸能减震性能好、消音降噪效果好、电磁屏蔽性能高等优异的物理性能,目前应用于催化剂以及催化剂载体、高温液体过滤器、热交换器等功能材料方面;也可作为结构材料应用于航空、建筑等领域。

为适应更多领域的应用需要,多孔金属领域的研究热点已由制备传统高孔隙率、大孔径(>1mm)、多面体孔形貌的多孔金属材料转为制备球形孔低孔隙率金属泡沫、小孔径高孔隙率金属泡沫或小孔径低孔隙率金属泡沫。

2 典型多孔金属材料及其制备方法自1948年美国的Soknik在铝中加入汞成功制备泡沫铝以来,多孔金属材料得到了广泛的研究,其制备方法可根据以下不同方式进行分类:按产生气孔时金属状态分为液相法和固相法;按采用工艺分为铸造法、发泡法、沉积法、烧结法;按制备步骤分为一步法和两步法等。

2.1 直接吹气法直接吹气法是通过吹气装置将气体从底部吹入熔体,产生的气泡上浮并聚集形成泡沫,传送带运输液态金属泡沫并使其冷却成为泡沫产品。

其关键技术是发泡温度区间足够宽、金属熔体粘度合适,提高泡沫稳定性,保证收集与成型过程中不破碎。

2005年韩国庆尚国立大学申请了使用该方法连续制造泡沫铝的国际专利。

DemetriouMD通过吹入水蒸气成功制备出Pd Cu Ni P非晶态泡沫金属。

多孔金属材料的制备及应用研究进展一、本文概述多孔金属材料作为一种具有独特物理和化学性能的新型材料，近年来在科研领域和工业应用中均受到了广泛的关注。

本文旨在综述多孔金属材料的制备方法以及其在各个领域的应用研究进展。

多孔金属材料因其高比表面积、良好的透气性、优良的导热导电性能以及可调节的孔径和孔结构等特点，使得它们在催化剂载体、能源存储与转换、分离与过滤、生物医学以及声学等多个领域具有广泛的应用前景。

本文将从多孔金属材料的制备技术、性能表征以及应用实例等方面进行深入探讨，以期对多孔金属材料的研究与应用提供有益的参考。

二、多孔金属材料的制备方法多孔金属材料的制备方法多种多样，这些方法的选择主要取决于所需的孔结构、孔径大小、孔形貌、孔分布以及金属材料的类型。

下面我们将详细介绍几种主流的多孔金属材料制备方法。

粉末冶金法：这是一种传统的多孔金属材料制备方法。

它首先通过压制或烧结金属粉末形成多孔结构，然后经过高温烧结，使粉末颗粒间的连接更加紧密，形成具有一定强度和刚度的多孔金属材料。

粉末冶金法可以制备出孔径分布均匀、孔结构稳定的多孔金属材料，但制备过程需要高温，且制备周期较长。

模板法：模板法是一种可以精确控制多孔金属材料孔结构的方法。

它通过使用具有特定孔结构的模板（如聚合物泡沫、天然生物模板等），将金属前驱体填充到模板的孔洞中，然后通过化学反应或热处理将金属前驱体转化为金属材料，最后去除模板，得到具有模板孔结构的多孔金属材料。

模板法可以制备出具有复杂孔结构、高比表面积的多孔金属材料，但制备过程需要复杂的模板设计和制备，且模板的去除过程可能会对孔结构产生影响。

熔体发泡法：熔体发泡法是一种通过在金属熔体中引入气体来制备多孔金属材料的方法。

它首先将金属加热至熔化状态，然后通过物理或化学方法向熔体中引入气体，使气体在熔体中形成气泡。

随着气泡的长大和上浮，金属熔体在气泡周围凝固，形成多孔结构。

熔体发泡法可以制备出孔径较大、孔结构开放的多孔金属材料，且制备过程相对简单，但制备出的多孔金属材料孔径分布较宽，孔结构稳定性较差。

脉冲电沉积技术在材料制备中的应用研究近年来，脉冲电沉积技术已经成为材料制备中的一个重要方法。

这种技术以其高效、精准、环保的特点，越来越受到研究者的重视与关注。

那么，脉冲电沉积技术究竟有着怎样的应用前景，又是如何发挥其作用的呢？一、脉冲电沉积技术的工作原理脉冲电沉积技术是一种通过交变电流形式来完成沉积金属件的方法。

其基本工作原理为：利用交变电流的高频振荡，使得电极材料表面上的离子与氧化物形成一种高效的混合体，这种混合体可以在不依赖于额外热量的情况下，迅速堆积成一个连续产物。

通过不断积累，即可获得所需要的沉积件。

二、脉冲电沉积技术的应用范围1. 电子制造业脉冲电沉积技术在电子产品制造上广泛应用。

特别是在半导体行业中，这种技术可以用来制造一些高品质薄膜，如磁性材料、导电材料和光学薄膜等，有效地提高了产品的性能和质量。

2. 航空制造业在航空制造业中，脉冲电沉积技术的应用也十分广泛。

例如，在发动机制造领域中，这种技术可以用于生产高强度的轻质材料，例如钛、镁和铝等，这种材料具有良好的耐热、耐高压和抗磨损特性。

3. 新能源材料在新能源材料领域中，脉冲电沉积技术也有很好的应用前景。

例如，利用这种技术获得高质量的锂离子电池正极材料，可以有效提高其电子传输性能、电荷转移性能和耐久性。

同样，在太阳能电池的生产过程中，脉冲电沉积技术也可以用于制造吸收材料和透明电极等地方。

三、脉冲电沉积技术的特点与优势脉冲电沉积技术具有诸多独特的特点和优势：1. 高效率：相较于传统的化学沉积、电化学沉积和物理气相沉积方法，脉冲电沉积技术在沉积速率和效率上有较大的优势。

2. 精度高：脉冲电沉积技术可以控制电沉积层的厚度、成分、结构和形状，实现对材料结构的精细调控。

3. 环保健康：脉冲电沉积技术实现了零废气、零废液、零废物的效果，符合环保要求，有效缓解了现阶段环境问题带来的难题。

四、脉冲电沉积技术的发展趋势随着科技不断发展，脉冲电沉积技术也在不断推陈出新。

沉积技术在材料制备中的应用研究沉积技术是目前材料制备中的重要应用方向，通过沉积技术可以制备出各种功能性薄膜和纳米结构，广泛应用于光电、电子、能源等领域。

本文将介绍沉积技术的基本原理和分类，以及在材料制备中的应用研究，同时讨论了沉积技术的未来发展趋势。

一、沉积技术的分类沉积技术是指将先进的材料沉积在底材表面的一种材料制备技术。

根据沉积方式不同，目前的沉积技术可以分为化学气相沉积法、物理气相沉积法、溶液法、电沉积法、磁控溅射法等几种。

1、化学气相沉积法化学气相沉积法是将气体原料在高温下分解，产生化学反应，生成所需的固体材料的方法。

根据不同的反应过程，化学气相沉积法又可以分为热反应、光化学反应、等离子体反应、化学涂层反应等。

2、物理气相沉积法物理气相沉积法是将材料的源材料直接加热，使其蒸发或在惰性气体放电的作用下制备薄膜。

目前主要应用的有热蒸发、溅射、激光熔覆、离子束喷涂等。

3、溶液法溶液法是将溶液中的材料成份沉积在底材表面，主要是将液态溶液中的材料通过化学反应或物理作用使其变为固态物质。

在常压条件下沉积材料时，溶液法可按涂敷材料的方法分为喷涂、浸涂、刷涂等；在高压条件下沉积时，溶液法主要包括超临界流体沉积法。

4、电沉积法电沉积法是指通过电化学反应使材料离子沉积于底材表面的方法。

电沉积法具有优点是容易控制沉积速率和沉积厚度，且成分均匀。

目前主要应用的有电化学沉积、磁控电沉积、球形电沉积等。

5、磁控溅射法磁控溅射法是将源材料置于真空环境中，在源材料表面施加高能电子轰击，使材料离子化后沉积在底材表面。

磁控溅射法具有高沉积速率、薄膜均匀、对显影和腐蚀剂具有较好的抗性等优点。

二、沉积技术的应用研究沉积技术在光电、电子、能源等领域有着广泛的应用，它不仅可以制备出高效的器件，还可以实现对材料微观结构和物理化学性质的精确控制。

1、光电材料在光电材料的制备中，溶液法和物理气相沉积法是应用较为广泛的沉积技术。

目前最常见的光电材料有金属氧化物、有机染料等。

多孔金属材料的制备方法及应用研究论文（通用）1、多孔金属材料的制备方法1.1铸造法铸造法分为熔融金属发泡法、渗流铸造法和熔模铸造法等.1.1.1熔融金属发泡法熔融金属发泡法包括气体发泡法和固体发泡法.此方法的关键措施是选择合适的增粘剂，控制金属粘度和搅拌速度，以优化气泡均匀性和样品孔结构控制的程度.此法主要用于制备泡沫铝、泡沫镁、泡沫锌等低熔点泡沫金属.对于熔融金属发泡法，当前研究较多的是泡沫铝.李言祥对泡沫铝的制备工艺、泡沫结构特点及气孔率方面进行了深入的实验研究;于利民等人根据采用此法生产泡沫铝在国内外泡沫金属的发展形势，总结并探讨了其制备工艺及优缺点.1)气体发泡法气体发泡法指的是向金属熔体的底部直接吹入气体的方法.为增加金属熔体的粘度，需要加入高熔点的固体小颗粒作为增粘剂，如Al2O3和SiC等.吹入的气体可选择空气或者像CO2等惰性气体.虽然设备简单、成本低，但孔隙尺寸和均匀程度难以控制.徐方明等用这种方法制备出了孔隙率为90!以上的闭孔泡沫铝;覃秀凤等介绍了该方法原理，并研究了增粘剂、发泡气体流量和搅拌速度等工艺参数对实验结果的影响.2)固体发泡法固体发泡法即向熔融金属中加入金属氢化物的方法. 发泡剂之所以为金属氢化物，是因为它会受热分解，生成的气体逐渐膨胀致使金属液发泡，然后在冷却的过程中形成多孔金属. 增粘剂主要选择Ca粉来调节熔体粘度，发泡剂一般为TiH2 . 采用同样的方法原理，可以通过向铁液中加入钨粉末和发泡剂的方式生成泡沫铁，但很少有相关的文献报道.Miyoshi T 等人采用这种方法制备出了泡沫铝.1.1.2渗流铸造法和熔模铸造法两种方法的相似之处在于都是将液态金属注入装有填料的模型中，构成多孔金属的复合体，然后通过热处理等的方式将杂质除去，经过冷却凝固得到终产物多孔金属;区别在于前者模型中填充的是固体可溶性颗粒(如NaCl、MgSO4等)或低密度中空球，后者铸模由无机或有机塑料泡沫(如聚氨酯)和良好的耐火材料构成.Covaciu M等用渗流铸造法制备了开孔型和闭孔型的多孔金属材料，John Banhart用熔模铸造法制备了多孔金属，详细研究了产品结构、性能及应用. 用渗流铸造法制备的多孔金属，其孔隙率小于80!，常用来制备多孔不锈钢及多孔铸铁、镍、铝等合金，虽然用这种方法制备的多孔金属孔隙尺寸得到准确控制，但成本较高. 熔模铸造法制备的多孔金属成本也很高，孔隙率比前者高，但产品强度低.1.2金属烧结法金属烧结法包括粉末烧结法、纤维烧结法、中空球烧结法、金属氧化物还原烧结法、有机化合物分解法等.1.2.1粉末烧结法粉末烧结法指的是金属粉末或合金粉末与添加剂按一定的配比均匀混合，压制成型，形成具有一定致密度的预制体，然后进行真空环境下高温烧结或钢模中加热的方式除去添加剂，最终得到多孔金属材料.此法可用来制备多孔铝、铜、镍、钛、铁、不锈钢等材料.通过粉末烧结法制备的多孔金属材料，其孔隙特性主要取决于采用的方法工艺和粉末的粒度.王录才等采用冷压、热压、挤压三种方式制备预制体，详细研究了铝在不同炉温下加热的发泡行为.根据所选添加剂的不同，粉末烧结法又分为粉末冶金法和浆料发泡法.两者选用的添加剂分别为造孔剂和发泡剂.造孔剂分为很多种，如NH4HCO3、尿素等. 陈巧富等用NH4HCO3作造孔剂，经过低温加热和高温烧结的方式制备出了多孔Ti-HA 生物复合材料，孔径范围100 ～500 μm，抗压强度高达20 MPa，可作为人体骨修复材料. 国外David C. D等用尿素作造孔剂制备出了具有一定孔隙率的泡沫钛; JaroslavCapek等以NH4HCO3为造孔剂，用粉末冶金法制备出了孔隙率为34 !～ 51!的多孔铁，并作出了多孔铁在骨科应用方面的设想.关于发泡剂的选择，TiH2或ZrH2常作发泡剂制备多孔铝、锌，而SrCO3常作为发泡剂制备多孔碳钢. 李虎等用H2O2作发泡剂，用浆料发泡法制备出了多孔钛，经过对其力学性能测试和碱性处理获得了有望成为负重骨修复的理想材料.1.2.2纤维烧结法纤维烧结法指金属纤维经过特殊处理后经过压制、成型、高温烧结的过程形成的多孔金属.运用这种方法制备的多孔金属材料，其强度高于烧结法.1.2.3中空球烧结法中空球烧结法指金属空心球粘结起来进行烧结，从而得到多孔金属材料的方法.常用来制备多孔镍、钛、铜、铁等，制得的金属兼具闭孔和开孔结构.其中金属空心球的制备方法是:用化学沉积或电沉积的方法在球形树脂表面镀一层金属，然后除去球形树脂.特别的是，多孔金属的孔隙尺寸可以通过调整空心球的方式来进行控制.1.2.4金属氧化物还原烧结法该方法旨在氧化气氛中加热金属氧化物获得多孔的、透气的、可还原金属氧化物烧结体，再在还原气氛中且低于金属的熔点温度下进行还原，从而得到开口的多孔金属. 这种方法可用来制备多孔镍、钼、铁、铜、钨等. 因为很难找到制备高孔隙率的多孔铁的方法，Taichi Murakami等用炉渣中的氧化物发泡，并采用氧化还原法制备出了多孔铁基材料.1.2.5有机化合物分解法将金属的草酸盐或醋酸盐等进行成型处理后，再在合适的气氛下加热烧结.如草酸盐分解反应式为Mx(COO)y→xM+YCO2式中:M为金属·金属的草酸盐分解释放CO2，在烧结体中形成贯通的孔隙.在制备过程中金属有机化合物可以成型后加热分解，再进行烧结.1.3沉积法此法是指通过采用物理或化学的方法，将金属沉积在易分解的且具有一定孔隙结构的有机物上，然后通过热处理方法或其他方法除去有机物，从而得到多孔金属.沉积法一般分为电沉积法、气相沉积法、反应沉积法等.1.3.1电沉积法该法是以金属的离子态为起点，用电化学的方法将金属沉积在易分解的且有高孔隙率三维网状结构的有机物基体上，然后经过焙烧使有机物材料分解或用其他的工艺将其除去，最终得到多孔金属. 具体操作步骤为:预处理、基体导电化处理、电镀、后续处理. 常用来制备多孔铜、镍、铁、钴、金、银等.国外Badiche X等用这种方法对泡沫镍的制备及性能进行了深入研究; 单伟根等电沉积法制备了泡沫铁，确定了基体的热解方式对泡沫铁的结构性能方面造成不同的影响，并且确定了最佳实验条件. Nina Kostevsek等研究了平板电极上和多孔氧化铝模板上的铁钯合金，并对二者的电化学沉积动力学进行了比较.1.3.2气相沉积法该法是在真空状态下加热液态金属，使其以气态的形式蒸发，金属蒸气会沉积在固态的基底上，待形成一定厚度的金属沉积层后进行冷却，然后采用热处理方法或化学方法去除基底聚合物，从而得到通孔泡沫金属材料.蒸镀金属可以为Al、Zn、Cu、Fe、Ti等.1.3.3反应沉积法反应沉积法，顾名思义指的是金属化合物通过发生反应，然后沉积在基体上的过程.具体操作环节是，首先将泡沫结构体放置在含有金属化合物的装置中，加热使金属化合物分解，分解得到的金属沉积在多孔泡沫基体上，然后进行烧结去除基底，得到多孔金属.通常情况下，金属化合物为羟基金属，在高温条件下发生分解反应，如制备多孔铁、镍等.2、多孔金属材料的性能及应用多孔金属材料可作为结构材料，也可作为功能材料. 同时结构决定性能，对于多孔金属而言，它的结构特点表现为气孔的类型( 开孔或闭孔) 、大小、形状、数量、分布、比表面积等方面. 多孔金属材料在航空航天、化学工程、建筑行业、机械工程、冶金工业等行业得到了广泛的应用，此外，在医学和生物领域也具有广阔的发展潜力. Qin Junhua等对多孔金属材料性能和用途两方面的研究进展做了重要阐述，并提出针对当前的形势，需要拓展多孔金属材料其他方面用途的必要性.2.1结构材料多孔金属材料具有比重小、强度高、导热性好等特点，常用作结构材料.可作汽车的高强度构件，如盖板等;可作建筑上的元件或支撑体，如电梯、高速公路的护栏等;也可作为航天工业上的支撑结构，如机翼金属外壳支撑体、光学系统支架，或用来制作飞行器等.最常用的是多孔铝.魏剑等提到了多孔金属材料可用来制作节能门窗、防火板材等，实现了其在建筑领域的应用价值.利用多孔金属材料的吸能性能，可制作能量吸收方面的材料，如缓冲器、吸震器等.最常见的是多孔铝.比如汽车的冲击区安装上泡沫铝元件，可控制最大能耗的变形;还有将泡沫铝填充入中空钢材中，可以防止部件承受载荷时出现严重的变形.与此同时，多孔铝兼具了吸音、耐热、防火、防潮等优势.2.2功能材料2.2.1过滤与分离材料根据多孔金属的渗透性，由多孔金属材料制作的过滤器可用来进行气-固、液-固、气-液、气-总第209期李欣芳，等:多孔金属材料的制备方法及应用研究13气分离.多孔金属的渗透性主要取决于孔的性质和渗透流体的性质.过滤器的原理是利用多孔金属的孔道对流体介质中粒子的阻碍作用，使得要过滤的粒子在渗透过程中得到过滤，从而达到净化分离的目的.铜、不锈钢、钛等多孔金属常用来制作金属过滤器，多孔金属过滤器被广泛应用于冶金、化工、宇航工业、环保等领域.在冶金工业中，通常用多孔不锈钢对高炉煤气进行除尘;回收流化床尾气中的催化剂粉尘;在锌冶炼中用多孔钛过滤硫酸锌溶液;熔融的金属钠所采用的是镍过滤器，此过程用于湿法冶炼钽粉等.在化工行业中，多孔不锈钢、多孔钛具有耐腐蚀性，常用作过滤器来进行过滤.比如一些无机酸或有机酸，如硝酸、亚硝酸、硼酸、96!硫酸、醋酸、草酸;碱、氢氧化钠;熔融盐;酸性气体，如硫化氢、气态氟化氢;一些有机物，如乙炔;此外，还有蒸汽、海水等.在宇航工业中，航空器的净化装置采用的是多孔不锈钢，制导舵螺中液压油和自动料管路中气体的净化也是采用这种材料，此外还可用于碳氢化合工艺中催化剂的回收.在环保领域里，主要是利用过滤器来净化烟气、废气及污水处理等方面.其中要实现气-气分离，需要对多孔材料的尺寸有更精准的要求，涉及到纳米多孔金属材料的制备工艺及其具有的性能等问题.奚正平等对洁净煤、高温气体净化、汽车尾气净化等技术作了具体的阐述，使用这些技术有利于缓解当前的环保问题.此外，医学上常用多孔钛可过滤氯霉素水解物，也可作为医疗器械中人工心肺机的发泡板等.2.2.2消音减震材料利用多孔金属材料的高孔隙率性能，可制作吸声材料.在吸声的作用上，通孔材料明显优于闭孔材料.通过改善声波的传播途径来达到消音的目的，这与多孔金属材料的材质和孔洞的结构密切相关.因为多孔钛还具有良好的耐高温、高速气流冲刷和抗腐蚀性能，所以被应用到燃气轮机排气系统等一些特殊的工作条件中，这种排气消声装置轻质、高效率、使用寿命长.段翠云等介绍了吸声材料的分类及应用，探讨了空气流阻和孔隙结构对吸声特性的影响. 王月等制备了孔径为2 ～ 7 mm，孔隙率为80!～90!，平均吸声系数为0. 4 ～ 0. 52 的泡沫铝，结果表明孔径越小，孔隙率、厚度越大，吸声性能越好. Ashby MF等在书中提到了利用泡沫金属的吸声性能可以生产消声器产品.利用多孔金属材料的抗冲击性，可用来制作减震材料.多孔金属的应力-应变(σ-ε)曲线可以分为三个阶段，即弹性变形阶段、脆性破碎阶段和紧实阶段，进而可以划分为三个区域.从曲线走势来分析，当多孔金属材料在受到冲击力时，应变滞后于应力，所以其在受到外界应力时首先变形的是它的骨架部分，随着外界应力的增大，骨架易发生破碎，当骨架受到挤压时，应变不再发生很大的变化.其中破碎阶段的起点为多孔材料的屈服强度.当受到外加载荷时，孔的变形和坍塌会消耗大量能量，从而使得在较低的应力水平上有效地吸收冲击能.中间部分区域表现出它的能量吸收能力，左边部分区域面积表现出它的抗冲击能力，面积越大，它所属的性能越好.2.2.3电极材料由于多孔金属材料具有高孔隙率、比表面积大等优点，因此常用来制作电极材料，常用的有多孔铅、镍等.刘培生等结合多孔金属电极的类型和特点，阐述了其制备工艺和性能强化的必要性，值得深思.多孔铅可用作铅酸电池中反应物的载体，可以填充更多的活性物质，减轻了电池重量，也可以用作良好的导电网络以降低电池内电阻.轻质高孔隙率的泡沫基板和纤维基板，与传统的烧结镍基板相比有明显的优势，前者有高能量密度、良好的耐过充放电能力、低成本，满足了氢镍、镉镍等二次碱性电池的技术要求.多孔镍在化学反应工程中用作流通性和流经型多孔电极，因为它除具有上述优点外，还可以促进电解质的扩散、迁移以及物质交换等.此外，它还可用作电化学反应器.袁安保等具体分析了镍电极活性物质的结构、性质以及热力学和动力学，而且研究了它的制备工艺及应用，对MH-Ni电池的开发具有重要意义.孔德帅等制备出了纳米多孔结构的镍基复合膜电极，结果表明，此复合膜在20A·g-1的冲放电流密度下，经过1000次充放电循环，电容保持率为94!.近年来，对锌镍电池的研究受到了国内外的热切关注，费锡明等针对锌镍电池制作技术的进展，阐述了当前面临的诸多问题并提出了相应的解决方案，为新型化学电池的进一步研究提供了重要线索.2.2.4催化载体材料泡沫金属韧性强、高传导、耐高温、耐腐蚀等性能，可制作催化载体材料.由于载体本身的比表面积较小，为增大金属载体与催化剂活性组分之间的结合力，需预先在载体上涂上一层氧化物.然后将催化剂浆料均匀涂抹在泡沫金属片的表面，经过压制成型，再将其置于高温环境中，可以使电厂废弃料得到有效妥善处理.2.2.5生物医学材料多孔钛及钛合金在医学上作为修复甚至替代骨组织的材料，需要具有较好的生物相容性，否则会使人体产生不良反应.而且要与需替代组织的力学性能相匹配.一般通过控制孔隙的结构和数量来调整多孔钛的强度和杨氏模量.多孔镁在生物降解和生物吸收上有很好的作用，也可作为植入骨的生物材料.此外，多孔金属材料具有良好的电磁波吸收性能，可以作电磁屏蔽材料;对流体流量控制有较高的精准度;具有独特的视觉效果，利润高，可以用作如珠宝、家具等装饰材料.3、多孔金属材料的研究现状及存在问题1)近些年来对多孔金属的研究多为低熔点、轻金属，其中研究最多的为泡沫铝.人们利用多孔金属的性能，将其运用到了实际生产和生活中，但对它的其他性能还有待研究和探索.多孔金属的研究范围、应用领域还需要进一步扩展，如多孔金属在催化领域、电化学领域或其他领域的应用等.2)在多孔金属材料的制备方法中，都存在孔隙在金属基体上的数量和分布等关键问题.孔径尺寸、孔隙率的可控性和孔隙分布的均匀性等性质，以及多孔金属的作用机制还需要进一步探究和完善.3)多孔金属材料作为冶金和材料科学的交叉领域，需要强化综合多方面的理论知识，而不是就单一方面进行研究.在多孔金属材料课题研究过程中，需要在理论分析的基础上，在实践过程中尽可能降低成本，避免材料的浪费，简化工艺，缩短工序.4)一些多孔金属材料的开发，还停留在实验室阶段，距工业中大规模生产和应用还存在着很大距离，需要研究者们共同努力，早日实现需求-设计-制备-性能-应用一体化.对金属多空材料的应用有着重要的作用，金属多孔材料是有着功能和结构双重属性的工程材料，尤其是在近些年的'发展过程中使其得到了较为广泛的应用。