氮化鋁納米線制備及微結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、低維納米材料具有一些新奇的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)和化學(xué)性質(zhì)，在太陽(yáng)能電池、傳感器、催化劑、吸附劑和選擇分離等諸多重要技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。因此，低維納米材料的制備與研究在現(xiàn)代材料科學(xué)的研究中占據(jù)著非常重要的地位，處在材料科學(xué)研究的前沿。本論文采用直流電弧法制備AlN納米線和納米粉；利用燒結(jié)法制備AlN納米線；并對(duì)它們的形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)及其他一些性質(zhì)進(jìn)行了表征；對(duì)兩種方法制備的AlN納米線的生成機(jī)理進(jìn)行了初步探討。 探討了用等

2、離子體電弧法在不同氣氛、氣體分壓比、電弧功率等條件對(duì)AlN納米粉和納米線生成的定性影響，并對(duì)納米粉的生成量進(jìn)行了定性計(jì)算，還對(duì)它們的形貌結(jié)構(gòu)和特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：在N<,2>∶NH<,3>分壓比為1∶1條件，采用分段供氣手段，生成純凈的AlN納米粉，顆粒為表面光潔的球形，平均粒徑為40nm，在其它情況下生成AlN和Al混合納米粉。隨著功率的增加納米粉的產(chǎn)量逐漸增加。純N<,2>、N<,2>和H<,2>、N<,2>和Ar、N<,2>

3、和He及N<,2>和NH<,2>五種不同氣氛下制得的樣品中，N<,2>和NH<,3>的混合氣氛下納米粉的生成量最高。在N<,2>和NH<,3>分壓比為1∶1的混合氣氛下，合成了大量的AIN納米線，直徑分布在10～110nm之間，長(zhǎng)度超過(guò)20μm，彎曲的部分有很好的結(jié)晶態(tài)，沒(méi)發(fā)現(xiàn)有層錯(cuò)等現(xiàn)象。AlN納米線、納米粉的能帶結(jié)構(gòu)基本相似，都發(fā)生藍(lán)移和譜線變寬。 研究了用高溫?zé)Y(jié)法在不同溫度、保溫時(shí)間和納米粉原料條件下制備AlN納米線；探

4、討了工作參數(shù)對(duì)AlN納米線的影響；并對(duì)納米線的形貌和微觀結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：以AlN和Al的混合納米粉為原料，當(dāng)溫度為1130℃時(shí)制備出AlN納米線比其它條件下制備出的納米線產(chǎn)量高、直徑均勻，直徑分布在20～100nm之間，長(zhǎng)度達(dá)到十幾微米。AlN屬于六方晶系，晶格常數(shù)為a=3.11，c=5.08。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)電鏡照片、熱力學(xué)定理及借鑒前人對(duì)一維納米材料生長(zhǎng)機(jī)理的研究，探討了這兩種方法制備AlN納米線的生成機(jī)理：利用等離