1. Qu’est-ce qu’un matériau métallique nanoporeux ?
Les métaux nanoporeux (NPM) sont une classe de matériaux métalliques dotés de ligaments interconnectés (courbure positive) et de canaux nanoporeux (courbure négative), dont la porosité est d'au moins 50 %. Les pores submicroniques (micropores, mésopores et macropores de 50 à 1 000 nm de diamètre) contribuent significativement à la surface spécifique de la mousse. Comme le montre la figure 1, la taille des pores doit être nanométrique !
Classification des matériaux poreux de différentes tailles (de gauche à droite, en taille croissante)
D'une manière générale, la synthèse des nanométaux poreux s'effectue principalement par désalliage par corrosion chimique libre (top-down) et par désalliage électrochimique. Elle peut également être préparée par synthèse ascendante (bottom-up) à l'aide d'une méthode de matrice. Nous abordons ici principalement la méthode de désalliage pour la préparation des métaux poreux. Pour certains éléments couramment utilisés et désalliés, les deux composants/composants multiples utilisables pour le désalliage doivent respecter les points suivants : 1. Le potentiel d'équilibre entre les composants doit être très différent ; 2. Le rapport des teneurs des composants doit respecter un seuil ; 3. Une seule phase solide peut être formée.
Tableau périodique des éléments de l'IUPAC, les cases rouges et bleues sont des éléments métalliques désalliés couramment utilisés
De plus, la distribution des nanopores des métaux nanoporeux peut être uniforme ou non uniforme, les deux étant bien sûr présentes dans la plupart des cas. Parallèlement, l'orientation cristallographique et les défauts cristallins des métaux nanoporeux dépendent de la microstructure des précurseurs d'alliage et du processus de désalliage. Grâce à leur microstructure unique, les métaux nanoporeux peuvent présenter simultanément les propriétés des métaux et des matériaux nanostructurés, et leurs structures sont étroitement liées aux propriétés électriques, magnétiques, optiques, mécaniques, catalytiques et électrocatalytiques.
a). Microscopie électronique en transmission (MET) de np-AuAg, b) Modèle de reconstruction 3D
2. Les caractéristiques microscopiques des métaux nanoporeux ?
En théorie, un ou plusieurs des trois mécanismes suivants pourraient être à l’œuvre lorsqu’un métal se dissout préférentiellement.
(1) Les deux métaux sont ionisés, puis le métal précieux est redéposé ;
(2) Seul le métal de base est ionisé et pénètre dans la solution, tandis que les atomes du métal noble sont agrégés par diffusion superficielle ;
(3) Seul le métal de base s'ionise et pénètre dans la solution, et les atomes des deux métaux se déplacent dans la phase solide par diffusion en masse.
Date de publication : 14 février 2022
