陽(yáng)極氧化鋁模板的定量蝕刻及在金屬納米線陣列制備中的應(yīng)用.pdf

1、一維納米材料，包括納米線、納米管等，因具有許多獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)等方面的性能，而成為近年來(lái)納米材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本學(xué)位論文緊跟國(guó)際前沿，在大量檢索、整理、綜合分析文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，以孔徑為200 nm的陽(yáng)極氧化鋁(AnodicAluminum Oxide，AAO)膜為模板、采用電化學(xué)方法制備了具有不同長(zhǎng)徑比的金屬納米線；對(duì)陽(yáng)極氧化鋁模板的定量化蝕刻進(jìn)行了研究，得到了陣列化的納米線結(jié)構(gòu)；對(duì)小孔徑聚合物納米管的制備進(jìn)行了嘗試。本

2、論文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 一、氧化鋁模板的定量化蝕刻實(shí)現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)的可控制備，是納米材料應(yīng)用的重要前提，將電沉積技術(shù)與氧化鋁模板的定量蝕刻相結(jié)合可以很好的解決這一問(wèn)題。采用多孔陽(yáng)極氧化鋁(AAO)作為模板，運(yùn)用電化學(xué)沉積法在模板的微孔中組裝金屬Ni納米線，然后用相對(duì)溫和、具有良好可控性的磷鉻酸蝕刻表層AAO模板，暴露出規(guī)整有序、具有可控長(zhǎng)度的Ni納米線陣列。使用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)蝕刻的

3、模板以及所制備的金屬納米線的亞微觀形貌進(jìn)行了表征。研究了蝕刻時(shí)間與AAO模板質(zhì)量的減少及暴露出來(lái)的Ni納米線陣列長(zhǎng)度之間的關(guān)系。結(jié)果表明，磷鉻酸是較NaOH溶液更為溫和有效的AAO模板蝕刻劑，通過(guò)控制模板溶解時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裸露于AAO模板外納米線長(zhǎng)度的精細(xì)有效控制。該蝕刻方法普遍適用于以AAO為模板所制得的準(zhǔn)一維納米陣列結(jié)構(gòu)。 二、金屬納米線用電化學(xué)模板法制備了金屬Cu、Ag、Ru納米線，并用SEM、TEM、選區(qū)電子衍射(SA

4、ED)等手段對(duì)其微觀形貌、晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果表明電化學(xué)模板法在制備金屬納米線方面具有廣泛、普遍適應(yīng)的特點(diǎn)。 (1)采用恒電勢(shì)沉積的方法，以濺射金導(dǎo)電基底的陽(yáng)極氧化鋁為模板成功制備了Cu、Ru納米線。所制備的Cu、Ru納米線粗細(xì)均勻，直徑約為200 nm，與所用模板孔徑一致。SAED表明所得Cu、Ru納米線具有多晶結(jié)構(gòu)。 (2)以AAO作為模板，利用直流電沉積法，在AAO模板孔洞中成功組裝了Ag納米線陣列。SEM、T

5、EM分析表明，Ag納米線的長(zhǎng)度分布十分均勻，其長(zhǎng)度隨著沉積時(shí)間的延長(zhǎng)而線性增長(zhǎng)，生長(zhǎng)速度約為5 μm/h。Ag納米線粗細(xì)均勻，直徑約為200 nm。SAED分析表明，所得Ag納米線具有多晶結(jié)構(gòu)。 (3)對(duì)金屬納米線的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了初步探討，對(duì)電解液在納米陣列電極中的擴(kuò)散形式、電極反應(yīng)速率進(jìn)行了研究。 三、聚合物納米管選用自制的80 nm孔徑的多孔陽(yáng)極氧化鋁作為模板，運(yùn)用聚合物溶液抽濾法和自然浸潤(rùn)法，選用常規(guī)分子量的通用聚