本文關(guān)鍵詞：基于硝酸根高敏傳感的納米銅基材料的制備及其催化性能研究

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【摘要】：硝酸根(NO3-)在自然界水體和食物中廣泛存在,對(duì)生態(tài)環(huán)境和人的健康有著重要的影響。電化學(xué)方法由于其操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)快速、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)受到人們的重視。但以往電化學(xué)法常依賴(lài)于貴金屬電極具有的強(qiáng)催化性,成本較高,且催化性也較低限制了電化學(xué)法檢測(cè)硝酸根離子的應(yīng)用。納米金屬修飾電極由于具備納米材料的所有特異性能,因此其電催化性能得到極大的提高,受到人們的重視。本課題采用氫氣泡模板法在Cu基底上制備出了以微納米枝晶為韌帶的三維納米多孔材料,并通過(guò)能譜分析、掃描電鏡觀察和電化學(xué)性能測(cè)試對(duì)該系列納米結(jié)構(gòu)銅的成分、形貌、相結(jié)構(gòu)和催化性能進(jìn)行了檢測(cè),研究了沉積電流密度、沉積時(shí)間、鍍液濃度等對(duì)納米多孔材料的形貌、成分、及催化性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下：1、利用氫氣泡模板法恒定電流沉積,通過(guò)改變沉積電流密度及沉積時(shí)間制備出了不同微觀納米結(jié)構(gòu)的納米多孔銅。研究結(jié)果表明沉積電流密度、沉積時(shí)間的改變可以得到不同微觀形貌的納米銅結(jié)構(gòu),其微觀形貌對(duì)傳感性能具有重要影響。隨沉積電流密度增大,納米銅的生長(zhǎng)機(jī)理發(fā)生了變化。當(dāng)沉積電流密度為0.01 mA/cm2時(shí),沉積得到規(guī)則多面體結(jié)構(gòu)；沉積電流密度增大為0.025 mA/cm2時(shí),微觀結(jié)構(gòu)為面心凹陷的四面體結(jié)構(gòu)；沉積電流密度繼續(xù)增大到0.25mA/cm2時(shí),得到枝晶狀結(jié)構(gòu)納米銅。枝晶狀結(jié)構(gòu)對(duì)硝酸根離子具有最強(qiáng)的催化性能。2、采用氫氣泡模板法恒定電流共沉積得到納米多孔CuNi合金,并通過(guò)改變沉積液中Ni2+、Cu2+濃度來(lái)改變CuNi合金中Ni成分的含量。研究結(jié)果表明Ni2+/Cu2+增大,其形貌保持為枝晶狀結(jié)構(gòu),但合金中Ni含量增大。枝晶中的成分分布并不均勻,主干方向Ni含量逐漸降低,側(cè)枝方向Ni含量逐漸增大：隨合金中Ni含量增大,CuNi合金晶格常數(shù)呈現(xiàn)降低的趨勢(shì),表明CuNi合金為單相固溶體。Ni的添加可以有效促進(jìn)Cu對(duì)硝酸根離子的催化。
【關(guān)鍵詞】：氫氣泡模板法 硝酸根 多孔銅 多孔銅鎳合金 催化
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;O643.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 常見(jiàn)硝酸根檢測(cè)方法10-12
• 1.1.1 光學(xué)分析法10-11
• 1.1.2 色譜法11
• 1.1.3 電化學(xué)分析法11-12
• 1.2 納米金屬修飾電極12-15
• 1.2.1 納米金屬材料的制備12-13
• 1.2.2 共沉積法制備多元合金13-14
• 1.2.3 氫氣泡模板法14-15
• 1.3 晶體生長(zhǎng)機(jī)理15-19
• 1.3.1 晶體生長(zhǎng)界面16
• 1.3.2 晶體生長(zhǎng)機(jī)制16-18
• 1.3.3 晶體生長(zhǎng)形貌18-19
• 1.4 電化學(xué)檢測(cè)硝酸根的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 研究目的與內(nèi)容21-23
• 第二章 試驗(yàn)原理和方法23-28
• 2.1 試驗(yàn)路線和方法23-24
• 2.2 試驗(yàn)材料和設(shè)備24
• 2.3 納米多孔金屬的制備24-25
• 2.4 納米多孔金屬的結(jié)構(gòu)和形貌分析25-26
• 2.4.1 結(jié)構(gòu)和形貌分析25-26
• 2.4.2 成分分析26
• 2.5 納米多孔金屬的性能檢測(cè)26-28
• 2.5.1 催化性能的檢測(cè)26-27
• 2.5.3 線性范圍27-28
• 第三章 Cu基納米多孔銅簇的制備及其硝酸根催化性能的研究28-54
• 3.1 沉積電流的影響28-35
• 3.1.1 沉積電流對(duì)納米銅簇相結(jié)構(gòu)的影響28-30
• 3.1.2 沉積電流對(duì)納米銅簇形貌的影響30-33
• 3.1.3 沉積電流對(duì)納米銅簇催化性的影響33-35
• 3.2 沉積時(shí)間的影響35-50
• 3.2.1 電流密度0.010A/cm~2時(shí)沉積時(shí)間的影響35-41
• 3.2.2 電流密度0.025A/cm~2時(shí)沉積時(shí)間的影響41-46
• 3.2.3 電流密度0.25A/cm~2時(shí)沉積時(shí)間的影響46-50
• 3.3 納米銅簇形成機(jī)理討論50-52
• 本章小節(jié)52-54
• 第四章 Cu基納米多孔CuNi合金的制備及其硝酸根催化性能的研究54-73
• 4.1 Ni離子濃度的影響54-62
• 4.1.1 Ni離子濃度對(duì)相結(jié)構(gòu)的影響54-56
• 4.1.2 Ni離子濃度對(duì)形貌成分的影響56-60
• 4.1.3 不同Ni離子濃度對(duì)催化性的影響60-62
• 4.2 Cu離子濃度的影響62-68
• 4.2.1 Cu離子濃度對(duì)相結(jié)構(gòu)的影響62-63
• 4.2.2 Cu離子濃度對(duì)形貌成分的影響63-66
• 4.2.3 Cu離子濃度對(duì)催化性的影響66-68
• 4.3 CuNi合金生長(zhǎng)機(jī)理68-70
• 4.3.1 電沉積過(guò)程68-69
• 4.3.2 成分偏析原理69-70
• 4.4 參數(shù)優(yōu)化及線性范圍70-72
• 本章小節(jié)72-73
• 第五章 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-82
• 致謝82-83
• 攻讀碩士期間發(fā)表的文章專(zhuān)利83

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