一维纳米线生长的控制——氧化铝模板的制备、表征及应用

摘要

本文主要采用阳极氧化的方法进行氧化铝模板的制备,并较为系统地研究了氧化液的浓度、温度和氧化电压对多孔氧化铝膜孔径的影响.此外,在所制备出氧化铝模板的基础上,采用交流电化学沉积的方法在模板中进行了铁纳米线的组装,并借助场发射扫描电镜和透射电镜对其形貌和结构进行了分析,获得的主要结果如下:(1)采用阳极氧化的方法,在硫酸和草酸溶液中可制出孔径分布在12.8~52nm的多孔有序氧化铝模板.(2)多孔氧化铝膜具有由外表面的多孔层和内层致密的阻挡层所构成的双层结构,且铝箔电化学抛光后的表面显微状态对氧化铝模板有序孔洞的形成有影响.(3)氧化铝模板的孔径可通过改变阳极氧化工艺参数进行调节,随着氧化液浓度、氧化电压和氧化温度的升高,氧化铝膜的孔径增大;反之,则减小.但是,氧化温度不能过高,否则,无法获得多孔有序的氧化铝模板.(4)采用交流电化学沉积的方法,在多孔AAO模板中可制备出长4μm,直径约52nm的高度有序铁的纳米线阵列.TEM分析表明,铁纳米线呈多晶态,这是由于在交流电沉积过程中,同时存在金属的沉积和溶解两个过程,导致金属的生长为一个非连续性过程所造成的.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1引言

1.2纳米材料概述

1.3纳米材料的性质

1.3.1纳米材料的物理性质

1.3.2纳米材料的特性

1.4纳米线的制备方法

1.4.1气-液-固(VLS)生长法

1.4.2气相生长法(非VLS机制)

1.4.3.模板法

1.5氧化铝模板法制备纳米结构材料的应用

1.5.1磁学方面的应用

1.5.2光学方面的应用

1.5.3在束状微电极的应用

1.5.4在太阳能选择吸收膜的应用

1.7.5其他方面的应用

1.6选题背景、研究意义及研究内容

1.6.1选题背景及研究意义

1.6.2研究内容

2氧化铝模板的制备及表征方法

2.1实验材料

2.2化学药品

2.3试验仪器及设备

2.4制备方法

2.4.1工艺流程

2.4.2高纯铝片的预处理

2.4.3阳极氧化

2.4.4扩孔处理

2.4.5双通氧化铝模板的制备

2.5氧化铝模板的分析方法

2.5.1原子力显微镜(AFM)观察

2.5.2场发射扫描电镜(FE-SEM)观察

2.5.3透射电镜(TEM)观察

3氧化铝模板的形貌、结构分析与工艺因素对模板孔径大小影响的研究

3.1电化学抛光后的铝箔表面形貌分析

3.2氧化铝模板的FE-SEM分析

3.3氧化铝模板的TEM分析

3.4氧化铝模板的结构

3.5多孔氧化铝膜的形成机理

3.6阳极氧化工艺参数对氧化铝模板孔径的影响

3.6.1硫酸浓度对AAO模板孔径的影响

3.6.2氧化电压对AAO模板孔径的影响

3.6.3氧化温度对AAO模板孔径的影响

3.7本章小结

4氧化铝模板中交流电沉积铁纳米线的探索

4.1实验方法

4.1.1氧化铝模板中组装纳米线的技术要点

4.1.2电化学沉积方法

4.1.3阳极氧化铝模板的降压处理

4.1.4交流电沉积Fe纳米线的制备

4.2 FE-SEM和TEM分析样品的制备

4.2.1 FE-SEM分析样品的制备

4.2.2 TEM分析样品的制备

4.3交流电沉积FE纳米线的形貌与结构分析

4.3.1交流电沉积Fe纳米线的成分分析

4.3.2交流电沉积Fe纳米线的FE-SEM观察与分析

4.3.3交流电沉积Fe纳米线TEM观察与分析

4.4多晶态FE纳米线的形成机理

4.5本章小结

5结论

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

学位论文知识产权声明

学位论文独创性声明

参考文献