陽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用.pdf

1、一維納米材料，包括納米線、納米管等，因具有許多獨特的光學、電學、磁學、化學等方面的性能，而成為近年來納米材料領域的研究熱點之一。本學位論文緊跟國際前沿，在大量檢索、整理、綜合分析文獻的基礎上，以孔徑為200 nm的陽極氧化鋁(AnodicAluminum Oxide，AAO)膜為模板、采用電化學方法制備了具有不同長徑比的金屬納米線；對陽極氧化鋁模板的定量化蝕刻進行了研究，得到了陣列化的納米線結構；對小孔徑聚合物納米管的制備進行了嘗試。本

2、論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面： 一、氧化鋁模板的定量化蝕刻實現(xiàn)納米結構的可控制備，是納米材料應用的重要前提，將電沉積技術與氧化鋁模板的定量蝕刻相結合可以很好的解決這一問題。采用多孔陽極氧化鋁(AAO)作為模板，運用電化學沉積法在模板的微孔中組裝金屬Ni納米線，然后用相對溫和、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)對蝕刻的

3、模板以及所制備的金屬納米線的亞微觀形貌進行了表征。研究了蝕刻時間與AAO模板質量的減少及暴露出來的Ni納米線陣列長度之間的關系。結果表明，磷鉻酸是較NaOH溶液更為溫和有效的AAO模板蝕刻劑，通過控制模板溶解時間，可以實現(xiàn)對裸露于AAO模板外納米線長度的精細有效控制。該蝕刻方法普遍適用于以AAO為模板所制得的準一維納米陣列結構。 二、金屬納米線用電化學模板法制備了金屬Cu、Ag、Ru納米線，并用SEM、TEM、選區(qū)電子衍射(SA

4、ED)等手段對其微觀形貌、晶體結構進行了表征，結果表明電化學模板法在制備金屬納米線方面具有廣泛、普遍適應的特點。 (1)采用恒電勢沉積的方法，以濺射金導電基底的陽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納米線具有多晶結構。 (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納米線的長度分布十分均勻，其長度隨著沉積時間的延長而線性增長，生長速度約為5 μm/h。Ag納米線粗細均勻，直徑約為200 nm。SAED分析表明，所得Ag納米線具有多晶結構。 (3)對金屬納米線的生長機理進行了初步探討，對電解液在納米陣列電極中的擴散形式、電極反應速率進行了研究。 三、聚合物納米管選用自制的80 nm孔徑的多孔陽極氧化鋁作為模板，運用聚合物溶液抽濾法和自然浸潤法，選用常規(guī)分子量的通用聚