论文部分内容阅读
纳米多孔金属材料具有结构和功能材料的双重属性，它不仅具有纳米级别的孔洞和高的比表面积，还具有一些特别的物理、化学及力学特性，如较好的电磁性能，较高的化学稳定性和屈服强度。随着脱合金法制备纳米多孔金属研究的深入，许多新奇的现象与特性逐步被发现，并引起了学术界与产业界的高度重视。现阶段，较高的成本限制了纳米多孔贵金属广泛的工业应用，与贵金属相比，纳米多孔铜是一种极具吸引力的、廉价的纳米多孔材料。到目前为止，用于制备纳米多孔铜的材料体系已涉及到二元及三元的单相固溶体、多相合金及均质的非晶体系，然而，孔结构的调控、新材料体系的找寻以及实际的应用依然是这一课题研究的热点。据此，本论文展开了以下的工作：(1)纳米多孔铜的微观结构调控技术研究采用不同的冷却速度即不同的铜辊转速（500，1000，1500，2000r/min）将Cu15Al85合金甩成薄带，在5wt.%的HCl溶液中进行脱合金腐蚀，成功制备出了纳米多孔铜。结合表征结果得出，随着冷却速度的增加，纳米多孔铜的比表面积逐渐增大，孔径逐渐变小。以Cu15Al85合金为前驱体，加入混合稀土89Al-3La-8Ce，研究了其微观形貌的变化，并对产生变化的原因进行了合理的解释。(2)三元新材料体系制备纳米多孔铜及合金以Al-Cu-Mn三元合金为前驱体制备纳米多孔铜，并研究了合金组分及腐蚀时间对腐蚀过程及多孔结构的影响。合金Cu30Al25Mn45较合金Cu30Al35Mn35和Cu30Al30Mn40腐蚀剧烈，最终会产生团聚现象，而合金Cu30Al40Mn30则需要较长的腐蚀时间和较高腐蚀温度才能形成纳米多孔铜。另外，对合金Cu30Al30Mn40不同腐蚀时间的研究，得出了其孔洞、韧带前期的进化及后期的粗化情况。以Al-Cu-Ni三元合金薄带为前驱体可以制备出纳米多孔铜合金，合金组分的差异对其腐蚀后的微观结构有很大的影响。对于Al75Cu23Ni2、Al75Cu19Ni6和Al75Cu15Ni10这三种成分的合金来说，随着镍含量的增加，多孔结构中的小孔洞逐渐减少，未腐蚀的片状区域逐渐增多。(3)脱合金法制备的纳米多孔铜的应用运用脱合金法和表面自由氧化相结合的方法获得Cu/Cu2O纳米多孔复合物，并以此作为超声催化降解甲基橙的催化剂，探究了pH值，催化剂用量，甲基橙原始浓度及无机盐离子对这一降解过程的影响，并对相关的机理做了初步的探讨。