基于AAO模板法制備高度取向一維納米材料及其場發(fā)射性能研究.pdf

1、隨著一維納米材料在電學、光學等領(lǐng)域的廣泛應用，其制備方法獲得了快速發(fā)展，例如溶膠-凝膠法、氣相沉積法、靜電紡絲法等。然而迄今為止仍然缺乏高度取向、結(jié)構(gòu)可控一維納米材料的構(gòu)筑方法。針對這些問題，在本論文中我們采用“軟模板”與“硬模板”相結(jié)合的策略，通過旋涂或高分子共混物/嵌段共聚物與陽極氧化鋁模板（AAO）的共同作用，成功制備了取向度較高的二氧化鈦納米棒（管）；采用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射儀（XRD）

2、等手段表征了其結(jié)構(gòu)，并系統(tǒng)考察了前驅(qū)體含量、共混高分子組分以及嵌段比例等因素對其結(jié)構(gòu)和晶體顆粒的影響規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，通過二次旋涂或者水熱方法，獲得了二氧化鈦/氧化鋅一維納米復合材料；以場發(fā)射為例，探討了所得一維納米材料的性能，并明確了二氧化鈦晶體顆粒尺寸在其結(jié)構(gòu)與性能之間扮演的重要角色。
　　1、旋涂與 A AO模板相結(jié)合構(gòu)筑高度取向二氧化鈦納米棒/管及其場發(fā)射性能研究：將二氧化鈦前驅(qū)體異丙醇鈦（TTIP）在AAO模板上直接旋涂

3、，經(jīng)高溫煅燒和模板去除，成功制備了高度取向的一維二氧化鈦納米材料；通過前驅(qū)體含量、煅燒溫度等參數(shù)的調(diào)控，可以有效控制其管壁厚度、晶體類型等；考察了所得材料的場發(fā)射性能，結(jié)果表明，二氧化鈦晶體顆粒尺寸在其中扮演了重要角色，即，在其它條件不變的情況下，顆粒尺寸越小，其場發(fā)射性能越佳；
　　2、高度取向一維二氧化鈦/氧化鋅納米復合材料的構(gòu)筑與性能研究：以第一部分所得異丙醇鈦/A AO復合物為基礎(chǔ)，通過二次旋涂或者水熱方法，結(jié)合煅燒和模板

4、去除，成功制備了二氧化鈦/氧化鋅的納米復合材料；二次旋涂所得樣品呈“雙層”結(jié)構(gòu)，其中外層為二氧化鈦，內(nèi)層為氧化鋅顆粒；與純二氧化鈦和純氧化鋅相比，納米復合材料在紫外區(qū)和可見光區(qū)的吸收性能均得以顯著提高；而經(jīng)水熱反應之后，我們得到了新穎的“狼牙棒狀”結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部為二氧化鈦納米管，而外部為氧化鋅的針狀結(jié)構(gòu)；該復合材料具備一定的場發(fā)射性能；
　　3、基于PS/PEO共混物與 AAO雙級模板法制備高度取向 TiO2一維納米材料及其場發(fā)射性

5、能研究：通過高分子/TTIP/共溶劑與AAO孔道內(nèi)壁的毛細作用，將共混物引入AAO孔道，以TTIP與P EO之間的絡合作用以及AAO孔道的強烈受限為基礎(chǔ)，在高分子共混物的“軟模板”與AAO“硬模板”的共同作用下，成功制備了高度取向的二氧化鈦一維納米材料；實驗中，前驅(qū)體含量以及高分子共混比例等因素對所得材料的結(jié)構(gòu)，特別是晶體顆粒大小產(chǎn)生顯著影響；場發(fā)射測試表明，晶體顆粒最小的樣品（PS/P EO/TTIP1:1:1）表現(xiàn)出最好的場發(fā)射性能

6、；
　　4、PS-b-PEO微相分離與AAO雙級模板法制備高度取向TiO2納米材料及其場發(fā)射性能研究：在毛細力作用下將嵌段共聚物與 TTIP引入 AAO孔道中，通過嵌段共聚物自組裝和AAO模板相結(jié)合的策略，成功制備了高度取向的二氧化鈦納米棒；通過溶液濃度和嵌段共聚物分子量的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了對二氧化鈦晶體顆粒尺寸以及場發(fā)射性能的有效調(diào)控；其中，PS-PEO分子量為58500-37000 g/mo l，且PEO與TTIP含量比為1:3.8