● 摘要
本论文在La-Ce-Al-Cu非晶合金体系的基础上，采用去合金化工艺制备了均匀的具有三维开放性孔结构的纳米多孔铜材料，并研究了其对偶氮染料的降解性能。该纳米多孔金属材料具有可以调控的系带尺寸和孔结构，同时表现出了对偶氮染料的超强降解效率，具有潜在的工程应用价值。
SEM结果显示成分为(La0.5Ce0.5)90-xAl10Cux (25-40 at.%)的前驱体非晶合金体系在室温下浓度为0.04 mol/L的H2SO4溶液中去合金腐蚀30 min后均得到了均匀的具有相互连通的系带和孔结构的NPC，其中随着Cu含量的增加系带也逐渐长大。
H2SO4溶液浓度、去合金时间和温度等条件的变化也会引起去合金速率的变化进而影响制备的NPC的结构。随着H2SO4溶液浓度从0.01 mol/L增加到0.1 mol/L时，系带尺寸明显增大，从约40 nm长大到150 nm，然而当H2SO4溶液浓度过大时系带又会呈现相互聚集并长大成“块”的趋势；系带尺寸随着去合金时间的延长而长大，30 min时去合金反应基本结束，60 min之后系带开始出现一种“坍塌”的倾向；去合金温度对NPC结构的影响是非常显著的，随着去合金温度由298 K升高到363 K，系带由60 nm长大至约210 nm，并且有长大为纳米粒子的趋势。以上研究还表明去合金化制备NPC的机制主要涉及活泼金属元素的溶解和惰性金属元素的扩散两个过程。
紫外吸收光谱分析表明，NPC具有很高的对偶氮染料的降解效率，其降解反应速率常数kobs是商用Fe粉的两倍多。NPC的系带尺寸对降解效率有明显的影响，系带尺寸为61 nm的NPC的kobs是系带尺寸为215 nm的大约4倍。pH、温度、染料浓度、NPC浓度等工艺参数对降解效率均有影响。其中，温度对降解效率的影响比较小；pH对效率的影响非常显著，随着pH值从2增大到11，降解速率常数kobs从0.15降低到0.015 min-1，降解效率降低了大概十倍；随着NPC浓度的增加，染料的降解效率提高，但是综合考虑为降低成本，NPC的最佳初始浓度应为1.2 g/L；而随着染料初始浓度从10 mg/L增加到50 mg/L时，降解反应速率常数kobs从大约0.1迅速降低至0.02左右，其中染料初始浓度低于20 mg/L时降解效率均较高。
本课题中的NPC降解偶氮染料的反应机制是一个氧化还原反应，而NPC所具有的高比表面积和高活性是NPC在降解偶氮染料时表现出的高效率的重要原因。