论文题目: 一维纳米线（阵列）的电化学组装、表征及其性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 应用化学
作者: 张璐
导师: 姚素薇
关键词: 铝阳极氧化膜,电化学法,纳米阵列,多层纳米线
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本论文以一维纳米线、纳米管、纳米孔阵列的电化学制备、表征及其性能为研究目的,通过电化学研究手段和现代物理测试技术对电化学法组装纳米孔阵列、导电聚合物纳米线(管)、磁性金属纳米线的影响因素、沉积机理及有关性能进行了研究,并尝试了以铝阳极氧化膜(AAO)为模板,在纳米孔内利用双槽直流电沉积法组装了不同子层厚度的Cu/Ni多层纳米线及聚苯胺/Ni多层纳米线。采用原子力显微镜(AFM)详细研究了AAO膜的微细结构,发现在AAO膜的表面除存在六方形的纳米孔阵列外,孔端还存在梅花状微细结构。以往用扫描电镜表征的纳米孔阵列,实际上是一幅排列得非常整齐、并呈周期性排布的梅花阵列图案。从电场角度分析了这种梅花状微结构的形成原因。对AAO模板进行后续腐蚀等在加工,能够制备出宏量无定形结构的氧化铝纳米线和γ-Al2O3纳米线。并研究了孔径、阻挡层、载荷、压缩位移等因素对AAO膜纳米力学性能的影响。该研究工作未见同类报道。采用扩散聚合法和恒电位聚合法分别在AAO膜内制备了聚苯胺纳米管(线)阵列。利用多种物理测试技术对阵列的形貌、结构及其性能进行了表征。结果表明,扩散聚合反应优先发生在孔壁上,并沿孔壁逐层生长,时间较短时形成纳米管阵列,较长形成纳米线阵列;纳米管(线)中同时包含结晶相和无定型相;直径为70 nm的单根聚苯胺纳米线的电导率为22.1 S·cm-1;恒电位聚合时模板孔内纳米线的生长速度几乎一致,填孔率接近95 %;聚苯胺纳米线阵列在-0.1 ~ 0.85 V电位范围内具有一定的电化学活性。采用直流电沉积法在AAO膜内组装了Ni纳米线阵列。通过SEM、SAED、VSM等技术对阵列的形貌、结构及性能进行了表征,结果表明,纳米线具有单晶结构,并沿<111>晶向生长,模板的填孔率可达80 %;阵列的易磁化轴垂直于AAO表面,具有明显的垂直磁各向异性,矫顽力远大于块体Ni的矫顽力。以AAO为模板,采用双槽直流电沉积法成功组装了不同子层厚度的Cu/Ni多层纳米线阵列。研究表明,纳米线的直径约为70 nm,多层结构中各子层厚度均匀,层间的界限分明,且子层厚度随子层沉积时间的增加而增大;Cu层和Ni层均为单晶结构;Cu[20nm] Ni[80nm]多层纳米线阵列的易磁化轴垂直于AAO表面,具有明显的垂直磁各向异性,矫顽力高于Ni纳米线阵列的矫顽力。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 纳米阵列组装体系
1.3 纳米阵列组装体系的应用
1.4 纳米阵列组装体系的制备方法
1.4.1 模板法
1.5 模板法组装纳米阵列的研究现状
1.5.1 阳极氧化铝模板的研究现状
1.5.2 模板法组装导电聚合物纳米线（管）阵列的研究现状
1.5.3 模板-电沉积法组装磁性金属纳米线阵列的研究现状
1.5.4 模板-电沉积法制备多层纳米线的研究现状
1.6 本课题研究的主要内容及意义
第二章 高度有序AAO模板的制备及其微细结构研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验药品和仪器
2.2.2 实验方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 高度有序AAO模板的制备
2.3.2 工艺条件对AAO模板结构的影响
2.3.3 AAO模板的微细结构
2.4 本章小结
第三章AAO模板的纳米力学性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验药品和仪器
3.2.2 实验方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 孔径、阻挡层对AAO模板纳米力学性能的影响
3.3.2 压缩对AAO模板纳米力学性能影响
3.4 本章小结
第四章 氧化铝纳米线的制备及其形成机理
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验药品和仪器
4.2.2 实验方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 氧化铝纳米线的制备与表征
4.3.2 氧化铝纳米线的形成机理
4.3.3 氧化铝纳米线产量计算
4.4 本章小结
第五章 阳极氧化铝模板组装聚苯胺纳米管（线）阵列
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验药品与仪器
5.2.2 实验方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 扩散聚合法组装聚苯胺纳米管（线）阵列
5.3.2 电化学法组装高度有序的聚苯胺纳米线阵列
5.4 本章小结
第六章 直流电沉积法组装Ni纳米线阵列及其磁性能研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验药品和仪器
6.2.2 实验方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 AAO模板的形貌表征
6.3.2 AAO模板孔内Ni纳米线阵列的组装过程分析
6.3.3 Ni纳米线阵列的形貌表征
6.3.4 Ni纳米线阵列的结构表征
6.3.5 Ni纳米线阵列的垂直磁记录特性
6.4 本章小结
第七章 模板法直流电沉积Cu/Ni多层纳米线阵列
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 实验药品和仪器
7.2.2 实验方法
7.3 结果与讨论
7.3.1 AAO模板的形貌表征
7.3.2 影响多层纳米线组装的因素
7.3.3 Cu/Ni多层纳米线阵列的制备与表征
7.3.4 Cu/Ni多层纳米线阵列的垂直磁记录特性
7.3.5 聚苯胺/镍多层纳米线阵列
7.4 本章小结
第八章 结论
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
发布时间: 2007-07-10
参考文献
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