阳极氧化铝模板成孔机理研究及其在合金纳米材料制备中的应用

论文摘要

由于纳米材料独特的物理、化学性质,在催化、滤光、光吸收、医药、磁存储介质等方面有广阔的应用前景。有关纳米材料制备工艺的研究,是该领域的研究热点。模板辅助电化学沉积方法是制备的纳米材料的重要方法之一,尤其是纳米阵列材料。材料生长受控于模板内部结构,调节电化学沉积条件可实现纳米线、纳米管和纳米点阵列的制备。阳极氧化铝模板(AAO)孔径分布较均匀,化学稳定性好,成为被广泛应用的模板。本文针对氧化铝模板辅助电化学沉积制备FePt磁性合金纳米阵列课题中的若干问题进行了系统研究工作,主要包括模板和电化学沉积两个方面。在模板方面,从阳极氧化电流—时间曲线出发,借助高分辨扫描电子显微镜(SEM)对生成氧化铝层表面形貌进行观察,研究了氧化铝模板孔洞自组织过程。结果表明,抛光处理在铝基上产生了与抛光电压成正比的纳米级表面形貌。改进抛光工艺的基础上进行小电压氧化,我们制备出了有序化较高的氧化铝模板。并通过在模板内部电化学沉积制备的Ni纳米线阵列,对小孔模板内部结构进行了分析。在电化学沉积方面,通过对生长的FePt纳米线的形貌、成分和磁性质的检测,研究了两电极体系下磁性合金纳米线的生长机理。研究发现,随沉积脉冲时间的增长,FePt合金纳米线中铁元素含量增大。这说明,沉积过程中,铂离子优先还原出来,随铂离子的耗尽,铁离子开始得电子被还原。这种生长机理可以很好的解释目前研究中FePt纳米线阵列磁性质欠佳的原因,也为制备出较好磁性质FePt提供了基础。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1.纳米技术研究概述
• 1.2.多孔阳极氧化铝模板的研究及其发展现状
• 1.2.1.多孔阳极氧化铝模板概述
• 1.2.2.两步阳极氧化法
• 1.2.3.阻挡层处理工艺
• 1.3.氧化铝模板的主要应用
• 1.3.1.纳米孔阵列
• 1.3.2.纳米线阵列
• 1.3.3.纳米管阵列
• 1.3.4.纳米点阵列
• 1.4.磁性合金纳米阵列在超高密度磁存储中的应用
• 1.4.1.超高密度磁存储
• 1.4.2.磁性合金纳米阵列的制备
• 1.5.本论文的工作
• 第二章 实验制备及样品表征
• 2.1.实验装置及原理
• 2.1.1.电解反应池
• 2.1.2.程控源表
• 2.2.样品的制备
• 2.2.1.铝基预处理
• 2.2.2.电化学抛光
• 2.2.3.两次阳极氧化
• 2.2.4.两步恒流减薄
• 2.2.5.电化学沉积
• 2.3.样品性质的表征
• 2.3.1.样品形貌的表征
• 2.3.2.沉积材料成分的表征
• 2.3.3.样品磁性质的表征
• 第三章 氧化铝模板的成孔机理及制备研究
• 3.1.多孔结构研究现状和意义
• 3.1.1.研究现状
• 3.1.2.研究意义
• 3.2.抛光工艺
• 3.3.孔洞自组织过程研究
• 3.3.1.电流返回曲线
• 3.3.2.一次氧化中的成孔过程
• 3.3.3.二次氧化中的成孔过程
• 3.4.氧化铝模板的制备
• 3.5.小结
• 第四章 氧化铝模板辅助制备磁性合金纳米阵列
• 4.1.研究现状和意义
• 4.2.FePt纳米线的结构控制
• 4.3.FePt合金纳米线的成分控制
• 4.4.FePt纳米线的生长机制
• 4.4.1.FePt纳米线的磁性质
• 4.4.2.成分分析
• 4.4.3.生长模型
• 4.5.小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1.总结
• 5.2.展望
• 参考文献
• 致谢