高长径比的铜纳米线,在催化、电学等方面都表现出优越的性能和潜在应用价值。目前,国内外的研究主要集中在铜纳米线的制备、性能和应用方面,对形成高长径比的机理研究较少。本文采用水热法,通过对不同制备条件的探索,制备出超高长径比的铜纳米线,得到最佳制备参数。在此基础上,通过对不同烷基胺和不同阶段中间产物的分析,探讨了铜纳米线还原过程和生长机理;最后,将制备出的超长铜纳米线制成铜膜电极,通过对铜膜电极电催化还原硝酸盐的性能研究,得到具有最佳催化性能电极的制备参数。论文得到主要结果如下:1)在水热合成铜纳米线的系统中,铜产物的物相成分和形貌与水热反应温度、时间、反应物摩尔比、体系中溶剂种类、体系pH值、铜源价态都密切相关。过高的反应温度会使铜纳米线的生长速度过快,导致产物杂乱无序、长径比降低,过低的反应温度或过短的晶化时间将导致产物物相不纯;同时,反应物摩尔比、溶剂种类以及pH值对铜纳米线的形貌结构产生重要的影响。论文得到制备3mm以上长铜纳米线的最佳条件为:采用CuCl₂·2H₂O作为铜源,去离子水作溶剂,油胺与CuCl₂·2H₂O摩尔比为4:1的比例下投料,在自然酸碱度条件下,160℃晶化反应96h。2)通过MS、IR、XPS、SAXRD、TEM等方法分析,论文发现油胺在铜纳米线的形成过程中起着还原剂、稳定剂和配位基模板等多重作用。在还原过程中油胺分子与氯化铜形成了一种CuCl₂[[C₈H₁₇-CH=CH-（CH₂）₈]₂-NH]复合物,该结构吸附更多的油胺分子,形成更加复杂的中间体结构,这个过程中部分Cu²⁺被还原到了Cu⁺。该中间体在整个过程中充当着模板作用。中间体进一步分解所得到的[C₈H₁₇-CH=CH-（CH₂）₈]₂-NH副产物形成一种介孔结构,Cu²⁺和Cu⁺就在这种介孔结构中原位还原到零价态,由于模板和介孔的限制作用,被还原到零价铜原子聚集生长成超长铜纳米线。3)论文首次制备了基于超长铜纳米线的薄膜铜电极,并对还原硝酸根离子表现出优良的催化性能。制备过程中的焙烧温度对最终薄膜电极的结构与性能有着明显影响;通过研究得到焙烧温度为400℃时薄膜电极电催化还原温度最低,且对Cl^-、HCO₃^-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-具有很好的抗干扰能力;pH值为2的条件下薄膜铜电极对硝酸根离子的电催化还原性能最佳;动力学研究结果表明,薄膜铜电极对硝酸根离子的催化还原同时受表面吸附和扩散双过程控制。