硅纳米线和镁铝氧化物纳米结构的可控制备及应用

摘要

本文以硅纳米线及镁铝尖晶石一维纳米结构材料作为研究对象，系统地研究了采用化学气相沉积（CVD）技术制备一维纳米结构的生长条件、生长机制及形态控制方法等，并探索了这些一维纳米材料在电化学领域中的应用。
　　首先，本文采用直流电弧等离子体喷射CVD技术制备硅纳米线。硅片作为衬底及硅源，镍作为催化剂，在氢/氩高温等离子体的作用下，成功制备了硅纳米线。研究结果表明，硅纳米结构的形态及尺寸主要依赖生长温度及生长时间，当生长温度达到900℃，生长时间达到15 min时，会形成直径约50 nm、长度可达几十微米的硅纳米线。另外，先对硅基片进行碱刻蚀后，不仅可以横向生长硅纳米线，甚至可以形成图案，该方法在图案化技术中具有应用潜力。
　　其次，本文仍然采用直流电弧等离子体喷射CVD技术，铝片为衬底及铝源，硝酸镁及硝酸鎳作为镁的来源及镍催化剂前驱物，制备了镁铝尖晶石一维纳米材料。通过调整气体流量、电源功率、催化剂前驱物的含量等工艺条件，成功制备出了不同形态的镁铝尖晶石纳米结构。测试表明，这些镁铝尖晶石纳米结构具有Mg0.36Al2.44O4分子式，是一种一维的线状或带状纳米材料。用CVD技术制备镁铝尖晶石在中外文献中鲜有报道，是一种新颖的制备镁铝尖晶石工艺。
　　最后，采用电沉积技术将 Mg0.36Al2.44O4修饰到 GCE上，构建 Mg0.36Al2.44O4/GCE传感电极，探索镁铝尖晶石在电化学传感器方面的应用。使用 Mg0.36Al2.44O4/GCE传感电极构建电化学传感体系，用于检测对苯二酚（HQ）、邻苯二酚（CC）、间苯二酚（RC）等三种苯二酚（C6H4(OH)2）异构体。通过调节优化支持电解液的离子强度和pH值等检测参数，实现了对苯二酚三种异构体的同步检测。实验表明，电沉积时间为10 min的Mg0.36Al2.44O4/GCE传感电极分辨能力最强。Mg0.36Al2.44O4/GCE传感电极用于检测苯二酚的三种异构体时，具有检测限低、选择性高、分辨力强以及抗干扰能力强等优点，于是基于Mg0.36Al2.44O4/GCE的电化学检测方法具有广阔的应用前景。

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第一章 绪论

1.1 研究的意义和背景

1.2 一维纳米结构的生长机理

1.3 硅纳米线的制备方法

1.4 硅纳米线的应用

1.5 镁铝尖晶石的常见制备方法及应用

1.6 电化学传感器及检测方法

1.7 本文主要研究内容

第二章 硅纳米线的制备与表征及生长机理

2.1 直流电弧等离子体喷射化学气相沉积技术的简介

2.2 直流电弧等离子体喷射CVD法制备硅纳米线

2.3 硅纳米线的表征

2.4 硅纳米线的生长机理分析

2.5 硅纳米线制备展望

2.6 本章小结

第三章 镁铝尖晶石纳米结构的制备及生长机制的研究

3.1 镁铝尖晶石纳米结构的制备

3.2 镁铝尖晶石纳米结构的表征及分析

3.3 镁铝尖晶石纳米结构生长机理分析

3.4 本章小结

第四章 镁铝尖晶石纳米结构在电化学传感器方面的应用

4.1 基于镁铝尖晶石构建电化学传感器

4.2 镁铝尖晶石修饰电极的电化学性能

4.3 使用镁铝尖晶石修饰电极定性分析HQ、CC和RC

4.4 使用镁铝尖晶石修饰电极定量分析HQ、CC和RC

4.5 本章小结

第五章 本文总结

参考文献

发表论文和科研情况说明

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