【摘 要】
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本论文采用“脱合金伴随自发分层”的设计思想,通过合理地设计合金成分,以Cu40Zr50Ag10非晶合金作为脱合金前驱体,脱合金得到孔洞/韧带尺寸可调、具有多层对称结构的新型纳米多孔双金属铜银（NP-CuAg）。为了提高材料的性能,对NP-CuAg进行了表面修饰,采用阳极氧化和热处理工艺,在其表面制备出由Ag纳米颗粒修饰的CuxO（x=1,2）纳米线复合材料（Ag/CuxO@NP-CuAg）。对Cu
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（No.51671077）；
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本论文采用“脱合金伴随自发分层”的设计思想,通过合理地设计合金成分,以Cu40Zr50Ag10非晶合金作为脱合金前驱体,脱合金得到孔洞/韧带尺寸可调、具有多层对称结构的新型纳米多孔双金属铜银（NP-CuAg）。为了提高材料的性能,对NP-CuAg进行了表面修饰,采用阳极氧化和热处理工艺,在其表面制备出由Ag纳米颗粒修饰的CuxO（x=1,2）纳米线复合材料（Ag/CuxO@NP-CuAg）。对Cu40Zr50Ag10非晶合金的脱合金过程和脱合金产物的阳极氧化过程进行了系统的研究,研究了脱合金时间对NP-CuAg的分层结构和微观形貌影响,探讨了NP-CuAg的形成机理;同时分析了阳极氧化工艺参数对Ag/CuxO@NP-CuAg复合材料微观形貌的影响,建立起脱合金/阳极氧化工艺参数、微观结构与抗菌性能之间的影响机制,最终开发出具有独特结构和优异抗菌性能的新型纳米材料。实验结果表明,以Cu40Zr50Ag10非晶合金作为前驱体,在0.25 M HF溶液中脱合金,伴随有分层现象的发生,于脱合金6 h时形成具有五层对称结构的NP-CuAg,其中包括中间的纳米多孔铜银（C-层）,以及向两侧依次为纳米多孔铜（B-层）和纳米多孔铜银（A-层）。通过改变脱合金时间,可以实现对每层韧带/孔洞尺寸的调节。以NP-CuAg为基底,通过阳极氧化和热处理相结合的方法,在0.5 M KOH溶液中阳极氧化可得到Ag/CuxO@NP-CuAg复合材料。Ag纳米颗粒附着在CuxO（x=1,2）纳米线上,纳米线均匀紧密地生长在多孔基底上。通过分析阳极氧化时间和电流密度对产物Ag/CuxO（x=1,2）微观形貌的影响,获得了制备Ag/CuxO@NP-CuAg的最佳阳极氧化工艺参数。NP-CuAg和Ag/CuxO@NP-CuAg具有相同的离子溶出规律,其中Ag+的溶出比较稳定,而Cu2+的溶出呈现爆发式的趋势。另外,Ag/CuxO@NP-CuAg的离子溶出浓度比NP-CuAg大,这主要是因为其相对较大的比表面积和独特的纳米颗粒/纳米线结构。NP-CuAg和Ag/CuxO@NP-CuAg均表现出优异的抗菌性能。通过抑菌圈实验发现,NP-CuAg的抗菌性能高于单金属纳米多孔银（NP-Ag）和纳米多孔铜（NP-Cu）,最大抑菌圈直径为4 mm;Ag/CuxO@NP-CuAg的最大抑菌圈直径可达8.3 mm。由此说明,相对于基底材料NP-CuAg,阳极氧化后制备的Ag/CuxO@NP-CuAg复合材料的抗菌性能有所提高。通过SEM检测发现,在抗菌实验后NP-CuAg和Ag/CuxO@NP-CuAg均能保持完整的微观形貌,说明样品具有结构稳定性,有利于长期应用。
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