题目：非晶合金电化学腐蚀法制备微/纳米多孔金属材料及其性能研究

 

        本论文主要以非晶合金为前驱体，采用电化学腐蚀技术制备了新型微/纳米多孔金属材料，分别从多孔材料的制备、形成机理、性质表征及应用研究等几个方面进行了论述，主要研究内容包括：恒电流阳极腐蚀法制备铜纳米颗粒修饰的蜂窝状多孔非晶合金复合材料及其微观结构调控研究，该多孔非晶合金复合材料对葡萄糖氧化的电催化性能研究，非晶合金去合金化法制备纳米多孔金属及其形成机制研究，纳米多孔铜的低温热交换性能研究，去合金化处理对非晶合金降解偶氮染料行为的影响研究。

1.      恒电流阳极腐蚀法制备铜纳米颗粒修饰的蜂窝状多孔非晶合金复合材料及其微观结构调控研究

本文通过将Zr68Cu18Ni8Al8非晶合金在3 wt.% NaCl溶液中进行恒电流阳极腐蚀，在合金表面得到了一层厚度约100 μm的蜂窝状多孔非晶合金层，其中单个蜂窝的平均直径约为2.1 μm，蜂窝壁的厚度约410 nm，蜂窝壁为非晶合金结构，壁表面被一层高密度的铜纳米颗粒（约10 nm）所覆盖。

本文首次发现了非晶合金特有的树根状隧道腐蚀现象，隧道的形成与合金的非晶态结构和合金成分密切相关。蜂窝状多孔非晶合金层是由大长径比的隧道组成，其微观结构可通过非晶合金成分和腐蚀条件进行调控。本文亦揭示了多孔层中隧道的生长动力学过程，提供了一种新型的多孔非晶合金制备方法。

2.      铜纳米颗粒修饰的蜂窝状多孔非晶合金复合材料对葡萄糖氧化的电催化性能研究

铜纳米颗粒修饰的蜂窝状多孔非晶合金复合材料表现出高的BET比表面积和优异的葡萄糖电催化氧化性能。以该多孔材料为工作电极的无酶葡萄糖传感器表现出高的灵敏度，宽的线性检测范围和高的抗干扰能力, 是具有应用潜力的无酶葡萄糖传感器的备选材料之一。

3.      非晶合金去合金化法制备纳米多孔金属及其形成机制研究

本文以Mg90-xCuxY10 (x = 20, 25, 30, 40 at.%)非晶合金薄带为前驱体，通过在H2SO4溶液中进行去合金化反应，得到了结构均匀的三维网状纳米多孔铜（NPC）；该多孔结构具有相互连续的固体系带和彼此贯通的孔通道，其中，系带尺寸与前驱体合金中的铜含量呈线性关系，系带尺寸亦可以通过反应条件（如反应时间和温度）进行调控；前驱体中Ag的添加不仅可以细化系带尺寸，还可提高系带的抗粗化能力；非晶合金去合金化过程中系带的形成是由系带的形核与再结晶造成的，主要受控于固/液界面处原子的溶解与扩散行为。

本文揭示了系带尺寸与去合金化条件之间的定量关系，建立了系带粗化的扩散长大模型，开发了可用于制备多种纳米多孔金属的La-M-Al（M = Au、Ag、Cu和Pd）非晶合金系以及超细双相纳米多孔金属的Mg-Cu-Ag-Y非晶合金系，并总结归纳了用于制备三维网状纳米多孔金属的非晶合金的基本特征。

4.      纳米多孔铜的热交换性能及去合金化处理对非晶合金降解偶氮染料行为的影响研究

本文以Mg50Cu40Y10非晶合金为前驱体，通过在H2SO4溶液中进行去合金化反应，得到了结构均匀的三维网状纳米多孔铜。研究表明，该多孔结构表现出大的BET比表面积和较高的低温热导率，是具有应用潜力的低温热交换材料之一。

        另外，本文利用高能球磨得到了具有高比表面积和高活性的Mg65Cu25Y10非晶合金粉末。采用去合金化反应在该粉末颗粒的表面原位制备了一层结构均匀、厚度可控的纳米多孔铜（NPC）层，因而得到了以NPC为壳、非晶合金为核的复合材料。与单一的非晶合金粉末和纯NPC相比，该复合材料表现出更高的偶氮染料降解速率。研究表明，降解性能的提高得益于NPC层与非晶合金之间强烈的协同效应，NPC不仅为偶氮染料分子的吸附提供了丰富的表面积，亦为反应物质的扩散提供了三维通道，还能与非晶合金形成局部原电池，加速活性金属原子的溶解。本文亦为进一步改善非晶合金的化学性能提供了一种新的表面活化预处理技术。

        综合以上研究结果，非晶合金是一种良好的化学前驱体材料，通过电化学腐蚀技术能够制备出具有优异物理与化学性能的微/纳米多孔金属材料。本论文的研究结果对推动非晶合金在功能材料领域的应用具有重要的科学意义。