新型有机金属材料合成及性能分析

武斌 高文亮(重庆大学 重庆 400000)

一、有机纳米金属材料结构及性能

有机纳米金属是由一种纳米尺度材料所研制接近于金属性质的孵化品，这种材料在空隙结构和金属特性上都保持了原有合金的性能。根据现有纳米分子直径作为参考范围，可将有机金属材料的空隙分为三类：第一类是分子直径空隙大小于2 mm的有机金属，第二类是40 mm>d>2 mm的有机金属，第三类是d>40 mm的有机金属，具体划分标准如表1所示。这种有机纳米金属材料在物理性能和化学性能上都有一定的特性，在物理性能主要表现在质量轻，材料内质密度为200 g/m3；外层表面附着面积大，与一般金属材料相比，能够扩展原有面积的35%；其次便是节约材料，有机金属直径分子排布紧密，减少原有的占用面积。在化学性能上主要表现在离子共振、热传感、电磁效应以及催化等，在离子共振层次上通过内部分子的扩散，使之分解直径为纳米的小原子，再通过原子核的裂变最终变为等效离子。在经过加热后，通过纳米金属材料内部分子之间的传递，使每个分子都具有等效的热值；电磁效应和催化主要表现在电学方面，在经过电流之后，会激发金属纳米分子电极的分化，原有“+”在经过电流交变时，会转化为“—”，会引起磁场效应，催化纳米金属分子的转变。

表1 有机纳米金属直径划分表

二、有机金属材料的制备方式

1.模板法

模板法制备金属材料的标准是在原有湿化学合成的基础上进行的第二次加工，第一步是将纳米有机金属材料侵入到盐酸溶液或者透明胶体中。一般盐酸溶液选用浓度27%的氯化钠或45%硫酸钠，胶体选用氢氧化铁。使其将附着在大孔金属上面的模板溶解，模板溶解的化学成分有Na c l、Al(OH)3、Na OH以及Fe（OH ）3，占有的比例为13%、22%、47%、12%，具体比例如表2所示，再通过退火技术便能得到纳米有机金属材料。

表2 化学成分分配表

2.胶态晶体法

胶态晶体法是利用聚合物苯分子作为原料，这种原料能够将模板中大小不等的分子通过原有本身的机构产生自组装模式，实现三维的单孔结构。其中聚苯乙烯是比较常用的胶态晶体，但有时会使用聚乙烯吡咯烷酮作为稳定剂，主要是因为聚乙烯吡咯烷酮能够在很大程度上限制聚苯乙烯胶态晶体的聚合，可溶于H2O/C2 H5OH/NH4以及硝基烷烃化合物等,但与一些物质不会融合，包括：丙酮酸以及大部分无机盐类。胶体晶体方式的操作流程如图1所示，首先将聚苯乙烯胶体转化为三维立体结构，然后将纳米金属材料的分子引入至胶体缝隙中，吸收其内部的多余水分，减少其他分子占用空间。最后便通过退火的方式，将其分子压缩、紧凑，这样便能得到有机纳米合成金属材料。在图1去除PS（聚苯乙烯）中，原有的分子结构被裂解，形成3∶2的比例结构，再通过退火流程的加工，使其分子孔壁的厚度减少。

图1 胶体晶体制备流程

3.多孔阳极氧化铝法

多孔阳极氧化铝法原理是利用金属铝在氯化钠溶液中电解所得到，铝单质在空气中容易被氧化成三价的铝离子，氢氧化铝不与氯化钠发生反应。根据强酸与弱酸的反应原理可知，在反应过程中没有生成气体、沉淀以及水，所以这类反应不会发生。这种控制原理主要是将生成的氢氧化铝灌注在孔内，起到良好的密封作用。这样在退火过程中，可以将金属模板全部制作成多孔金属材。金属材料再通过电镀将阴阳离子分离，使其形成等效电动势，这样便合成了多孔结构的纳米金属材料。