泡沫钛表面改性研究进展

来源期刊：材料导报2019年第9期

论文作者：肖健 刘锦平 刘先斌 邱贵宝

文章页码：1558 - 1566

关键词：泡沫金属;钛合金;表面工程;电化学;光催化;

摘    要：泡沫钛是一种钛材质孔骨架组成的泡沫结构。这种新型泡沫金属材料兼具泡沫结构和钛的双重属性,具有轻质、高强、吸声、隔热、减振、阻尼、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种优异性能。它不仅可用作结构材料也可作为功能材料,受到了人们的广泛关注。然而,泡沫钛的表面钛氧化物极其稳定,限制了其应用的拓展。以泡沫钛作为前驱体,通过水热法、阳极氧化法、电沉积法等表面改性技术得到组成、形貌和结构可调的负载物,该负载物既能够保持泡沫钛基体多孔结构的特点,又能有效提高其表面活性和导电性,近年来已成为该领域的研究热点。同时,由于泡沫钛表面负载物单一的结构和组成,使其具备的性能(如电容性能、催化性能)有限,阻碍了泡沫钛相关应用的进一步发展。因此,除了研究制备各种不同泡沫钛表面负载物外,学者们还从泡沫钛表面负载物的组成和结构出发,制备多样化且在各方面应用中性能突出的负载材料。负载型泡沫钛作为优异的应用型材料,其研究较为成熟的组成主要包括纳米TiO2、金属催化剂和导电聚合物等,结构主要包括管状、线状、花状、粒状和中空结构等。负载型泡沫钛不仅具有非常高的比表面积和内部贯通的孔隙结构,还结合了表面负载物高的导电性、催化性、亲水性和吸附性等特性,从而表现出更加优异的性能。其中,TiO2/泡沫钛材料具备纳米结构,能够提供优异的催化性能,且通常优于其他负载物。从组成结构出发,近几年研究者们通过调控改性方法或反应条件,制得多种不同组成结构的负载型泡沫钛材料。一方面,表面负载物的纳米结构可以起到缓冲基体泡沫钛材料在使用过程中所受到的冲击,有利于提高循环性能;另一方面,泡沫钛表面负载物的结构具有可调性,从而使其活性位点得到充分暴露,实现复合结构材料性能发挥的最大化效果。在研究工作的基础上,本文综述了负载型泡沫钛的研究进展,包括改性方法、组成特点、结构调控及其在电化学储能和环境催化两大领域的应用,最后阐述了负载型泡沫钛领域当前面临的挑战以及未来的发展前景。