导　　师： 童叶翔

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 中山大学

摘　　要： 贵金属具有特殊的化学稳定性和催化活性，随着现代科学技术的发展，贵金属在能源、医药、化工等领域的应用范围不断扩大。与常规的贵金属材料相比，纳米结构的贵金属材料因为纳米效应的影响，具有一般材料所没有的特殊物理/化学性能，在基础理论和工业应用方面都有重要的意义。 贵金属在地壳中的蕴藏量有限，而且非常分散，开采和提取相当困难。材料的稀缺性是目前制约贵金属材料大规模应用的最大问题。要解决材料成本高昂的问题，主要有以下两个思路：一是结构的思路，通过改善已有的贵金属材料，在消耗等量贵金属材料的前提下，优化材料的结构以改善其性能；二是成分的思路，在达到同样性能的前提下，通过添加其他廉价物料达到减少贵金属用量和降低成本的目的。 目前制备纳米材料的方法已经有很多，本论文的工作是以电化学手段制备贵金属纳米材料。电化学技术在纳米材料的研究领域有广泛的应用，通过控制和改变沉积过程的各种参数，可以达到调控材料的微观结构和物料组分的目的。 论文的主要研究内容围绕改善材料性能和减少贵金属用量进行，利用电化学技术制备贵金属纳米材料并对其性质进行表征。具体来说是对单一贵金属(pd、pt、au)、贵金属高熵合金(pdmnfeconi和pdmnfeconiznnd)以及羟基磷灰石．银复合材料等各种类型的材料进行研究，在水溶液体系和有机体系中以阴极电沉积法制备了以上三种类型的纳米材料，并分别对材料的电催化活性、磁性和抗菌性能进行了表征。 研究结果表明通过动力学步骤控制反应速率，得到pd、pt、au等贵金属的纳米结构立方体，其颗粒大小在100 nm左右。反应的过程是首先在基体上沉积一层普通过渡金属(ni、zn或co)，然后在koh溶液中阳极氧化，最后再通过化学置换或电化学沉积得到贵金属。该动力学速控的原理在于阳极氧化溶解一部分过渡金属，镀层的剩余部分为活性中心，贵金属离子的置换反应或电沉积反应在活性中心上进行。由于残留的活性中心数目有限，反应速率减慢，变成动力学控制，从而得到纳米结构产物。测试了在ti基体上得到的pd立方体对各种醇的电化学氧化的催化效果。结果表明与一般结构的pd催化剂相比，pd纳米结构立方体对各种醇的催化活性均有不同程度的提高。 本工作的一个创新点是采用电化学的方法，将pd与适量过渡金属共沉积，利用高熵效应得到形貌组织纳米化的多组元pdmnfeconi和pdmnfeconiznnd高熵合金。高熵合金样品以简单的体心立方和面心立方结构为主。添加mn、fe、co和ni等过渡金属对pdmnfeconi合金的催化性能产生显著影响，一方面pd的用量相对降低，另一方面催化剂的活性也发生明显变化，总体上看催化活性有所提升。在外加磁场作用下得到pdmnfeconiznnd高熵合金，由于颗粒间的相互作用，样品在室温下呈现超顺磁性，阻隔温度在150 k左右。在含有caq(no3)2和nh4h2po4的溶液中加入h2o2，通过阴极电沉积得到羟基磷灰石的前驱体cahpo4或ca3(po4)2。在naol-{溶液中处理后前驱体转换为羟基磷灰石。将含有ca(no3)2、nh4h2po4、h2o2和agno3的溶液混合后阴极共沉积，再经naoh溶液碱处理得到银和羟基磷灰石“镶嵌”在一起的复合材料。抗菌性能测试显示这样的纳米复合材料有利于羟基磷灰石和银之间产生协同作用，提高抗菌性能。

关 键 词： 贵金属 纳米材料 电沉积 催化性能 磁性

分 类 号： [TB381 O646]

领　　域： [一般工业技术] [理学] [理学]