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多孔阳极氧化铝模板电化学沉积磁性纳米线阵列
作 者: 王保利
导 师: 崔春翔
学 校: 河北工业大学
专 业: 材料学
关键词: AAO模板 磁性纳米线 直流电沉积 磁各向异性
分类号: TB383.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
随着电子信息科学与技术的发展,磁性纳米线有序阵列在超高密度磁性存储方面具有诱人的应用前景,已经成为一维纳米结构材料家族中的重要一员。采用AAO模板直流电化学沉积法可以制备磁性纳米线阵列,且这种方法简单、经济,具有其他方法无法比拟的优势。本论文选用AAO模板,通过直流电沉积的方法,在水溶液中分别制备Co纳米线阵列和Sm–Co合金纳米线阵列,用XRD、FESEM、TEM、VSM设备对纳米线的结构、形貌、成分、磁性能进行详细分析。主要工作内容及研究结果如下:1.采用二次阳极氧化法成功制备出AAO模板,通过改变退火状态、电解液种类、电解液浓度、氧化次数来控制AAO模板的纳米孔直径、孔隙率、孔洞有序性、孔道平直性及模板厚度等参数。研究发现,制备AAO模板的最佳工艺条件为:采用纯铝箔在500℃下退火5h后,在0.3mol/L的草酸电解液中二次阳极氧化,氧化电压为40V,氧化温度控制在10℃以下。2.利用AAO模板成功制备出Co纳米线阵列,研究了电压、pH值、溶液浓度和热处理对Co纳米线的结构及磁性能的影响。试验表明,制备的Co纳米线阵列均为HCP结构,具有择优取向,有很强的织构性,且未被氧化。Co纳米线阵列表现出了明显的形状各向异性,有效各向异性由形状各向异性和磁晶各向异性共同决定。在一定范围内,改变试验参数可以使Co纳米线阵列的结构发生改变,进而改变其磁性能。3.在水溶液中采用直流电沉积法成功制备出Sm–Co合金纳米线阵列,纳米线为非晶结构,具有很好的线性结构,线径均匀。Sm–Co合金纳米线在AAO模板孔壁中断续生长,表面并不是十分光滑,局部区域有凹坑。虽然纳米线中含有其他杂质元素,但本文所得Sm–Co纳米线中Sm的沉积量很高,Sm、Co的原子比为78.1:21.9。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-9 第一章 绪论 9-16 1.1 纳米材料 9-11 1.1.1 纳米材料的发展及特性 9-10 1.1.2 纳米材料的制备 10-11 1.2 纳米磁性材料 11-12 1.2.1 纳米磁性材料的分类及特性 11-12 1.2.2 一维纳米磁性材料 12 1.3 论文研究的内容与意义 12-16 1.3.1 AAO模板的研究与意义 13 1.3.2 Co纳米线阵列的研究与意义 13-14 1.3.3 Sm-Co合金纳米线阵列的研究与意义 14-15 1.3.4 论文的创新性及主要工作 15-16 第二章 试验材料、工艺及表征 16-22 2.1 试验材料及设备 16-17 2.1.1 试验材料 16 2.1.2 试验制备设备 16-17 2.1.3 试验检测设备 17 2.2 试验工艺 17-21 2.2.1 AAO模板的制备工艺 17-19 2.2.2 纳米线的制备工艺 19-21 2.2.3 纳米线的解离 21 2.3 试验结果的表征 21-22 第三章 AAO模板的制备 22-31 3.1 引言 22-23 3.2 AAO模板的微观组织及形貌 23-25 3.2.1 AAO模板的相结构分析 23 3.2.2 AAO模板的形貌分析 23-25 3.3 制备条件对AAO模板微观形貌的影响 25-30 3.3.1 退火对AAO模板的影响 25-26 3.3.2 退火时间的影响 26-27 3.3.3 阳极氧化次数对AAO模板的影响 27-28 3.3.4 电解液浓度对AAO模板的影响 28-30 3.3.5 其他条件对AAO模板的影响 30 3.4 本章小结 30-31 第四章 Co纳米线阵列的制备 31-49 4.1 Co纳米线的研究背景 31 4.2 试验内容 31-32 4.3 Co纳米线阵列的表征 32-36 4.3.1 带有AAO模板的Co纳米线阵列的结构分析 32-33 4.3.2 带有AAO模板的Co纳米线阵列的形貌表征 33-34 4.3.3 溶解AAO模板后的Co纳米线阵列的形貌表征 34-35 4.3.4 溶解AAO模板后Co纳米线阵列的成分分析 35-36 4.4 Co纳米线结构及磁性能分析 36-47 4.4.1 沉积电压对Co纳米线阵列结构和磁性能的影响 36-39 4.4.2 pH值对Co纳米线阵列结构和磁性能的影响 39-42 4.4.3 CO~(2+)浓度对Co纳米线阵列结构和磁性能的影响 42-45 4.4.4 热处理对Co纳米线阵列结构和磁性能的影响 45-47 4.5 本章小结 47-49 第五章 Sm-Co纳米线阵列的制备 49-56 5.1 Sm-Co纳米线阵列的研究背景 49 5.2 试验内容 49 5.3 试验结果与分析 49-55 5.3.1 Sm-Co纳米线阵列的结构分析 49-50 5.3.2 Sm-Co纳米线阵列的FESEM形貌分析 50-51 5.3.3 Sm-Co纳米线阵列的TEM形貌分析 51-52 5.3.4 Sm-Co纳米线阵列的成分分析 52-53 5.3.5 Sm-Co纳米线阵列的磁性能分析 53-54 5.3.6 热处理对Sm-Co纳米线阵列磁性能的影响 54-55 5.4 本章小结 55-56 第六章 结论 56-57 参考文献 57-62 发表论文和参加科研情况说明 62-63 致谢 63
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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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