一种纳米多孔金属催化剂
众所周知，Pt，Pd系列贵金属催化剂具有很好的催化活性，但是此类催化剂成本高，制备工艺比较复杂，而且容易产生中毒而失去催化活性。自从上世纪八十年代末，科学工作者发现金纳米颗粒负载在金属氧化物或活性碳衬底上具有良好的催化活性以来，此种类型的催化剂便得到了充分的关注和大量的研究，它可以催化很多反应，例如CO的氧化，水气转移，不饱和烃的氢化与氧化，氮氧化物的还原等反应，因而在工业和环境方面具有重要意义。但是，此类金催化剂，是一种负载型复合催化剂，其催化活性与衬底的选择，制备条件，以及金纳米粒子尺寸等因素关系很大；而且，此类负载型金催化剂通常以沉积技术来制备，工艺比较复杂，重复性差。所得产物在催化反应过程中，容易产生金纳米颗粒的团聚，导致催化活性降低，并且，此类催化剂不易回收和重复利用。经检索，采用对合金材料进行电化学腐蚀来制备非负载型纳米多孔金属催化剂的方法未见报道。
针对现有技术的不足，本文提供一种催化活性高，易于回收及重复利用的，非负载型纳米多孔金属催化剂及其制备方法。制备的纳米多孔金属催化剂，其特征是，所述纳米多孔金属催化剂是厚度为0.1～100微米，宽度为0.1～20厘米，长度为0.1～100厘米，形貌为双连续纳米多孔结构，孔径、孔壁尺寸为2～100nm，成分为80～100at.％单质金，0～20at.％单质银的合金片，且合金片表面覆盖有黑色的氧化态金。具体技术方案如下：
(1)将厚度为0.1～100微米，宽度为0.1～20厘米，长度为0.1～100厘米，成分为金原子百分比10～50at.％；银原子百分比50～90at.％的合金置于浓度为0.1～70wt.％的硝酸中；(2)在-20～60℃温度下，采用双电极电化学体系，以金银合金作为阳极，以铂、金、石墨或碳棒作为对电极；或者，采用三电极电化学体系，以金银合金作为阳极，以铂、金、石墨或碳棒作为对电极，以可逆氢电极、铂、金、石墨或碳棒作为参比电极；加0.1～3V的电压，进行电化学腐蚀；腐蚀时间为1～100分钟，以所腐蚀合金材料表面产生黑色的氧化态金为终止指标；(3)收集腐蚀后的合金片，用水反复洗涤其上的硝酸至电解液完全洗去；然后在4℃～100℃条件下晾干，得成分为80～100at.％单质金，0～20at.％单质银的合金片，即纳米多孔金属催化剂。
与现有催化剂制备技术相比，具有以下优点： (1)该方法通过在强电解质溶液中加电压，可以大大促进金银合金中组分银的溶解，这一方面使反应过程更加可控，制备时间大大缩短，另一方面也有助于制备出小孔的纳米结构。事实上，用该方法制备的材料，其孔径、孔壁尺寸容易控制在8纳米以下，比表面积高。(2)加电压可以使多孔金属表面的组分金发生部分氧化，该薄层氧化金可以起到稳定多孔纳米结构的作用，从而使产物无须任何活化处理即可体现出非常优越的催化活性，而传统催化剂往往需要在使用前先经高温通氧气活化处理。(3)该方法工艺简单，操作方便，重复性好，是真正的非负载型纳米结构催化剂，而且产物容易回收再利用，在整个过程中，贵金属没有任何损失；而传统基于金属纳米颗粒的负载性催化剂则制备工艺复杂，重复性差，成本高，产物不易回收利用。