【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及納米金屬固溶體領域，尤其涉及一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法、系統和用途。
技術介紹
1、納米材料在催化、環境科學、能源、軍事裝備、航空航天、等領域有著重要的作用，尤其是納米金屬材料具有優良的物理化學特性，但是單一納米金屬材料總是存在著一些不足。研究表明通過納米金屬物質合成固溶體不僅能夠形成特定的尺寸和形貌，而且能夠明顯地改變其光、電、磁、催化以及機械性質等物理化學等方面的性質。固溶體中的不同的原子之間會產生相互作用，形成特定的表面活性中心或電子結構。由于協同效應的存在，金屬固溶體納米材料往往具有優于其單一金屬納米材料的性質。
2、目前納米金屬固溶體材料的常用合成方法有：化學還原法、低能量聚焦束沉積法、脈沖線蒸發法、微波輻照法等，可制備出各種結構和組成的金屬固溶體材料，但各方法上仍有一些不足之處；例如化學還原法不容易把控反應速率，反應后的液體對環境易造成污染；例如低能量聚焦束沉積法很難制備出特定組成的雙金屬納米固溶體；例如濺射法操作相對復雜，生產效率低，不適合大規模生產；例如脈沖線蒸發法反應環境條件苛刻，設備昂貴；微波輻照法制備程序復雜。如此，現有的納米金屬固溶體材料的合成方法存在步驟過于復雜、可控合成難以重復和催化機理不明確的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提出一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其可以制備大小均勻的納米金屬固溶體材料，利用惰性氣體作為燒蝕反應的環境，避免活性氣體與燒蝕反應而污染納米金屬固溶體材料，以提高納米金
2、本專利技術還提出一種種固溶比可控的納米金屬固溶體的系統，其用于執行上述的制備方法。
3、本專利技術還提出一種系統在制備固溶比可控的納米金屬固溶體中的用途。
4、為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：
5、一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，包括以下步驟：
6、步驟(1)：向火花燒蝕裝置中通入-196～20℃的惰性氣體，排空火花燒蝕裝置的空氣；火花燒蝕裝置內預設一對位于同一直線的金屬電極靶材，金屬電極靶材的電極端面相靠近；金屬電極靶材的電壓范圍為0.5～15kv，脈沖電流范圍為0.5～25ma；
7、步驟(2)：啟動火花燒蝕裝置，金屬電極靶材的電極端面間形成電流通道，產生高溫電火花，金屬電極靶材局部氣化形成等離子體，使等離子體在惰性氣體的冷卻作用重組和無序排列，形成初始固溶體顆粒；
8、在進行步驟(3)前，改變制備方法的工藝參數來控制固溶體各金屬元素的固溶度；工藝參數包括：電極位置、電源參數、靶材端面面積和惰性氣體流速中的至少一種；
9、對電極位置的控制：在所述步驟(1)中選擇其中一個金屬電極靶材作為陰極或陽極，陰極處金屬電極靶材對應的元素在固溶體中占比更大；
10、對電源參數的控制：控制金屬電極靶材的電壓大小和電流大小，控制陽極與陰極處金屬電極靶材對應的元素在固溶體中占比；
11、對靶材端面面積的控制：控制金屬電極靶材相向一面的端面面積，端面面積更大的靶材端面對應的元素在固溶體中占比更大；
12、對惰性氣體流速的控制：控制惰性氣體流速的大小，流速越大形成的固溶體中溶劑元素含量更大；
13、步驟(3)：初始固溶體顆粒經擴散、碰撞和團聚后，隨惰性氣體經出氣管路流入收集裝置，獲得納米金屬固溶體材料。
14、可優化地，在所述步驟(1)中，金屬電極靶材為純金屬，兩個金屬電極靶材選用為金、鈀、鉑、銀、銅、鐵、鉛、鋁、鋯、鉬、鋅、錫、鎳、鉻、銥中互不相同的金屬材料。
15、可優化地，在所述步驟(1)中，其中一個金屬電極靶材為多元合金，另一個金屬電極靶材為多元合金或純金屬。
16、可優化地，改變制備方法的工藝參數，工藝參數還包括：靶材合金含量；
17、對靶材合金含量的控制，控制多元合金中特定金屬元素的占比，使固溶體中特定金屬元素占比提高。
18、可優化地，在所述步驟(1)中，惰性氣體的流速為0.1～20l/min。
19、一種固溶比可控的納米金屬固溶體的系統，用于執行上述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其特征在于，包括：低溫惰性氣源裝置、電源、火花燒蝕裝置、金屬電極靶材、收集裝置、參數調節組件；
20、所述低溫惰性氣源裝置、火花燒蝕裝置和收集裝置通過管路依次連通；
21、所述低溫惰性氣源裝置儲存有-196～20℃的惰性氣體，用于向所述火花燒蝕裝置輸出惰性氣體；
22、一對所述金屬電極靶材安裝于所述火花燒蝕裝置內，所述電源電連接于所述金屬電極靶材，使兩個所述金屬電極靶材之間電壓范圍為0.5～15kv，脈沖電流范圍為0.5～25ma；
23、所述收集裝置，用于收集所述火花燒蝕裝置中隨惰性氣體流動的納米金屬固溶體材料；
24、所述參數調節組件包括：電極位置控制模塊、電控模塊、端面面積控制模塊和氣體流速控制模塊；
25、所述電極位置控制模塊，用于切換所述電源的電極，使將所述金屬電極靶材切換至作為陰極或陽極；
26、所述電控模塊，電連接于所述電源，用于控制所述電源的電壓大小和/或電流大小；
27、所述端面面積控制模塊，用于調用帶有不同的端面面積的金屬電極靶材；
28、所述氣體流速控制模塊，通訊連接于所述低溫惰性氣源裝置，用于控制所述低溫惰性氣源裝置的輸出流量。
29、可優化地，多個所述管路位于同一水平位置。
30、可優化地，所述參數調節組件還包括：合金含量控制模塊；
31、所述合金含量控制模塊，用于調用不同金屬含量的多元合金作為金屬電極靶材。
32、可優化地，還包括：尾氣收集裝置；
33、所述尾氣收集裝置的輸入端連通于所述收集裝置的排氣端，用于收集所述收集裝置的惰性氣體。
34、一種系統在制備固溶比可控的納米金屬固溶體中的用途，所述系統為上述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的系統。
35、與現有技術相比，上述技術方案中的一個技術方案具有以下有益效果：
36、本方案的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其可以制備大小均勻的納米金屬固溶體材料，利用惰性氣體作為燒蝕反應的環境，避免活性氣體與燒蝕反應而污染納米金屬固溶體材料，以提高納米金屬固溶體材料的純度，解決了現有納米金屬固溶體材料容易污染、效率低、成本大和步驟繁瑣的問題。
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1.一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，金屬電極靶材為純金屬，兩個金屬電極靶材選用為金、鈀、鉑、銀、銅、鐵、鉛、鋁、鋯、鉬、鋅、錫、鎳、鉻、銥中互不相同的金屬材料。
3.根據權利要求1所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，其中一個金屬電極靶材為多元合金，另一個金屬電極靶材為多元合金或純金屬。
4.根據權利要求3所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其特征在于，改變制備方法的工藝參數，工藝參數還包括：靶材合金含量；
5.根據權利要求1所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，惰性氣體的流速為0.1～20L/min。
6.一種固溶比可控的納米金屬固溶體的系統，用于執行權利要求1-6任意一項所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其特征在于，包括：低溫惰性氣源裝置、電源、火花燒蝕裝置、金屬電極靶材、收
7.根據權利要求6所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的系統，其特征在于，多個所述管路位于同一水平位置。
8.根據權利要求7所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的系統，其特征在于，所述參數調節組件還包括：合金含量控制模塊；
9.根據權利要求6所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的系統，其特征在于，還包括：尾氣收集裝置；
10.一種系統在制備固溶比可控的納米金屬固溶體中的用途，其特征在于，所述系統為根據權利要求6-9任意一項所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的系統。
...【技術特征摘要】
1.一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，金屬電極靶材為純金屬，兩個金屬電極靶材選用為金、鈀、鉑、銀、銅、鐵、鉛、鋁、鋯、鉬、鋅、錫、鎳、鉻、銥中互不相同的金屬材料。
3.根據權利要求1所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，其中一個金屬電極靶材為多元合金，另一個金屬電極靶材為多元合金或純金屬。
4.根據權利要求3所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其特征在于，改變制備方法的工藝參數，工藝參數還包括：靶材合金含量；
5.根據權利要求1所述的一種固溶比可控的納米金屬固溶體的制備方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，惰性氣體的流速為0....
【專利技術屬性】
技術研發人員：張昱，方楊賓，黃文俊，莫金圣，梁耀民，張上進，陳乾，崔成強，楊冠南，黃光漢，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：
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