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多孔氧化铝模板的一维无机纳米材料的组装及性能研究

作　者: 李承勇
导　师: 王学华
学　校: 武汉工程大学
专　业: 材料学
关键词: 多孔氧化铝模板 电化学沉积 化学气相沉积 纳米结构
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


近年来,一维纳米结构材料由于其独特的电学、光学、磁学以及催化性能,成为当今纳米材料研究的前沿和热点。本文以多孔氧化铝（PAM）为模板,采用交流电化学沉积的方法制备了Fe、Co、Ni、FexCo1-x、Cu、Ag纳米线,采用化学气相沉积的方法制备了碳纳米管。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、能谱（EDS）、红外透过光谱（IR）、紫外可见光吸收光谱（UV-vis）、振动样品磁强计（VSM）以及光致发光（PL）等分析测试手段,对所合成的一维纳米结构材料的形貌、结构、成分以及物性进行了研究,进一步探讨了它们的生长条件和形成机制。主要的内容和结论如下:采用二次阳极氧化的方法,在草酸溶液中制备出孔径约为50nm,排列高度有序的PAM,并对模板的形貌、生长机理、耐高温性能及光致发光性能进行了研究。以阶梯降压处理后的PAM为模板,通过交流电化学沉积成功制备了直径约50nm的Fe、Co、Ni及FexCo1-x合金纳米线,并对不同条件下制备的纳米线的磁性进行了研究,发现易磁化轴均沿纳米线的长轴方向,纳米线阵列具有较好的磁各向异性。调节电解液的pH,在PAM中交流电化学沉积制备了Cu、Cu2O单质及其复合体纳米线。当pH≤3时,可以得到单质Cu纳米线;当pH=4时,可以得到Cu/Cu2O复合体纳米线;当pH=5时,可以制备Cu2O纳米线。以阶梯降压处理后的PAM为模板,采用交流电沉积方法制备了六方相（4H）亚稳态结构的Ag纳米线,这是由于尺寸效应造成的。以通孔PAM为模板,采用化学气相沉积的方法制备了碳纳米管。采用双层聚合电解质法成功地将Au纳米粒子负载到PAM的纳米通道中,可用于纳米通道催化机理的研究。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章 文献综述  9-27
  1.1 纳米结构材料概述  9
  1.2 一维无机纳米结构材料的合成方法  9-13
    1.2.1 气相机理生长  9-11
    1.2.2 液相法制备  11-12
    1.2.3 模板法  12-13
  1.3 多孔氧化铝模板合成一维无机纳米结构材料  13-18
    1.3.1 电化学沉积  14-15
    1.3.2 化学气相沉积  15-16
    1.3.3 溶胶凝胶  16-17
    1.3.4 无电沉积  17-18
  1.4 一维无机纳米结构材料的特性和应用  18-25
    1.4.1 氧化铝纳米线、纳米管的性质和应用  18-19
    1.4.2 磁性金属纳米线的性质和应用  19-22
    1.4.3 Ag、Cu 金属纳米线的性质和应用  22-24
    1.4.4 碳纳米管的性质和应用  24-25
  1.5 本课题的研究内容  25-27
    1.5.1 立题依据  25-26
    1.5.2 主要研究内容  26-27
第2章 多孔氧化铝模板的制备及表征  27-45
  2.1 实验部分  27-30
    2.1.1 化学试剂及仪器设备  27-28
    2.1.2 实验装置  28-29
    2.1.3 实验流程  29-30
  2.2 PAM 形貌表征  30-32
  2.3 PAM 生长机理研究  32-35
  2.4 PAM 耐高温性能研究  35-40
  2.5 PAM 光致发光性能研究  40-43
  2.6 本章小结  43-45
第3章 一维无机纳米结构材料的制备及表征  45-79
  3.1 氧化铝纳米线、纳米管的制备及表征  45-50
  3.2 磁性纳米线的制备及表征  50-65
    3.2.1 Fe 纳米线的制备及表征  52-55
    3.2.2 Co 纳米线的制备及表征  55-58
    3.2.3 Ni 纳米线的制备及表征  58-60
    3.2.4 Fe_xC0_(1-x) 合金纳米线的制备及表征  60-65
  3.3 Cu、Cu_20 纳米线的制备及表征  65-70
  3.4 Ag 纳米线的制备及表征  70-73
  3.5 碳纳米管的制备  73-74
    3.5.1 实验条件及方法  73
    3.5.2 结果与讨论  73-74
  3.6 负载Au 纳米粒子PAM 的制备  74-77
    3.6.1 实验条件及方法  74-75
    3.6.2 结果与讨论  75-77
  3.7 本章小结  77-79
第4章 结论与展望  79-81
  4.1 结论  79-80
  4.2 展望  80-81
参考文献  81-91
攻读硕士期间发表的论文  91-93
致谢  93

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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