雙模納米多孔銅的脫合金法制備及其催化性能的研究.pdf

1、利用脫合金法制備納米多孔金屬，是一種較簡(jiǎn)單且能有效得到具有高內(nèi)表面積、高孔隙率和較均勻孔徑的納米孔結(jié)構(gòu)的方法。此外，納米多孔金屬不僅保留了金屬材料的高導(dǎo)熱率、高導(dǎo)電率等優(yōu)異性能，還因其納米級(jí)的特征尺寸而具備了塊體金屬所沒有的性質(zhì)（如高催化能力）。因此，納米多孔金屬及脫合金方法近年來引起了越來越多的關(guān)注。目前可用脫合金化法來制備納米多孔金屬（如納米多孔金、鉑、鈀、銀、銅等）、納米多孔合金（如:納米多孔金鉑、鉑鈀等）等材料。雖然貴重金屬（合

2、金）具有優(yōu)異的性能，但對(duì)性質(zhì)活潑的銅的研究不僅具有科學(xué)研究?jī)r(jià)值還能為工業(yè)上合理利用銅資源提供指導(dǎo)。
　　本文主要通過球磨-冷壓-燒結(jié)、冷壓-燒結(jié)的方法制備Al-Cu(NaCl)合金并通過水浴的方法除去NaCl模板從而得到多孔的Al-Cu合金前驅(qū)體，通過脫合金方法最終得到具有雙模式孔結(jié)構(gòu)的銅/銅氧化物。一是選取Al67Cu33為研究對(duì)象，用球磨法均勻混合Al、Cu、NaCl粉末，常溫下壓制成粉坯后進(jìn)行燒結(jié)（本文稱其為冷壓-燒結(jié)），研

3、究NaCl的加入量、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間對(duì)納米多孔銅/銅氧化物結(jié)構(gòu)及組成的影響，并將其脫合金產(chǎn)物應(yīng)用于催化降解甲基橙和超級(jí)電容器性能的測(cè)試;二是采用轉(zhuǎn)速較低的研磨儀混合不同比例的Al、Cu、NaCl粉末，通過冷壓-燒結(jié)來制備NaCl比例不同的Al-Cu(NaCl)合金，再通過去鹽-脫合金法獲得雙模式納米多孔銅/銅氧化物。根據(jù)納米多孔銅/銅氧化物超聲催化降解甲基橙的效率確定Al-Cu合金的最優(yōu)加鹽量。然后使用化學(xué)鍍金的方法，以脫合金產(chǎn)物為載

4、體在其表面鍍金，制備負(fù)載型金催化劑。最后根據(jù)其催化氧化CO的活性溫度探究工藝的可行性并確定最佳工藝參數(shù)，初步探究了負(fù)載型納米金催化劑催化CO氧化的原理。
　　用冷壓-燒結(jié)制備加鹽的Al-Cu合金，通過探究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Al-Cu合金中最佳加鹽量為5 wt.％。究其原因是脫合金產(chǎn)物中形成兩種不同尺寸范圍的孔道，兩種孔道作用不同:較大孔道(～1000nm)加快擴(kuò)散，小孔道（～40nm）有利于提高比表面積進(jìn)而提供更多化學(xué)反應(yīng)活性位點(diǎn)，這種擁有

5、雙模式結(jié)構(gòu)的納米多孔材料比只有單一尺度范圍孔道的納米多孔材料具有更好的催化效率。脫合金一般產(chǎn)物為Cu/Cu2O，但產(chǎn)物為Cu/CuO/Cu2O時(shí)，催化效率最高。
　　通過置換的方式在納米多孔銅/銅氧化物表面再沉積貴金屬Au顆粒，主要研究了負(fù)載型納米金對(duì)催化劑整體催化氧化CO反應(yīng)中的效果，包括CO的轉(zhuǎn)化率達(dá)到百分之百時(shí)所處的溫度，以及在相同溫度下不同催化劑對(duì)CO的轉(zhuǎn)化率，并分析了負(fù)載型催化劑催化CO氧化的原理。研究發(fā)現(xiàn)，負(fù)載Au納米