（材料物理與化學(xué)專(zhuān)業(yè)論文）aao模板及釹化合物一維納米材料的制備與結(jié)構(gòu)表征.pdf

a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制備與結(jié)構(gòu)表征 兩晏 陽(yáng)極氧化鋁膜制備工藝簡(jiǎn)單 具有孔徑分布均勻 孔密度高 孔洞之間互相 不連通 取向一致的特點(diǎn) 并且可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)控孔徑大小 是制備納米結(jié)構(gòu) 的理想模板之一 本文采用二次氧化法成功制備了具有規(guī)則納米孔洞的陽(yáng)極氧化 鋁模板 并對(duì)模板的制備工藝及其對(duì)陽(yáng)極氧化鋁模板的影響進(jìn)行了詳細(xì)的研究 采用陽(yáng)極氧化鋁膜為模板成功合成了含釹化合物一維納米結(jié)構(gòu) 1 以高純鋁片 純度為9 9 9 9 為陽(yáng)極 石墨電極為陰極 采用二次陽(yáng)極 氧化法在草酸溶液中對(duì)鋁片進(jìn)行陽(yáng)極氧化 制備陽(yáng)極氧化鋁模板 詳細(xì)研究了電 解液濃度 o 2 m o l l 0 3 m o l l 0 4 t o o l l 二次氧化時(shí)n 2 h 4 h 6 h 二次氧 化電j 玉 4 5 v 4 0 v 3 5 等工藝條件對(duì)模板形貌的影響 研究了原始鋁片表面粗 糙度對(duì)膜孔生長(zhǎng)方向的影響 結(jié)果表明 在實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)模板孔徑大小 均勻 度及孔的有序性均隨電解液濃度及二次氧化電壓增加而提高 二次氧化時(shí)間對(duì)模 板孔徑大小影響較小 孔的有序度隨時(shí)間增長(zhǎng)而提高 原始鋁片微米級(jí)的粗糙表 面f 本實(shí)驗(yàn) 5 3 0 u r n 嚴(yán)重影響模板孔洞的生長(zhǎng)方向 而1 0 0 納米以下的表面缺陷 對(duì)管的生長(zhǎng)幾乎沒(méi)有影響 2 以硝酸釹和尿素為主要原料 多孔陽(yáng)極氧化鋁膜 a a o 為模板 分別采 用普通浸滲和壓力浸滲法制備了氧化釹納米線 采用掃描電子顯微鏡 s e m 透 射電子顯微鏡 t r i m x 射線衍射儀c 疆 和能譜儀 e d s 對(duì)納米線的形貌 結(jié) 構(gòu)及組成進(jìn)行了表征 結(jié)果表明 兩種浸滲方法均可得到氧化釹納米線 壓力溶 膠浸滲有利于模板納米孔填充度的提高 可以得到高長(zhǎng)徑比的氧化釹納米線 3 采用直流電化學(xué)沉積的方法在氧化鋁的納米孔洞中生長(zhǎng)了氫氧化釹納 米線 采用掃描電子顯微鏡 s e m x 射線衍射儀 x r d 對(duì)納米線的形貌 結(jié) 構(gòu)進(jìn)行了表征 s e m 表明納米線成功生長(zhǎng)于模板中 直徑約為4 0 n m 與所用模 板孔徑相符合 關(guān)鍵詞 模板 多孔氧化鋁 納米線 溶膠凝膠 電沉積 s y n t h e s isa n ds t r u c t u r aic h a r a c t e riz a tio no fa a o t e m p la r e sa n do n e dim e n sio n ain a n o m a t eriais0 1 一 n e o d y miu mc o m p o u n ds a b s tr a c t a n o d i ca l u m i n i u mo x i d em e m b r a n e a a o w h i c hi sf a b r i c a t e db ya n o d i co x i d e o fa 1n o to n l yh a sas i m p l ep r o c e s sb u ta l s oc o n t a i n su n i f o r mp a r a l l e lp o r e sa n dh i g h p o r ed e n s i t y f u r t h e r m o r e t h ep o r ed i a m e t e ri sc o n t r o l l a b l ea c c o r d i n gt 9p r a c t i c a l n e e d s t h e s ec h a r a c t e r i s t i c sa l l o wt h eu s eo fa a oa st e m p l a t e i nt h i sp a p e r t h e a n o d i ca l u m i n i u mo x i d et e m p l a t e sw i t hr e g u l a rn a n oc h a n n e l sw e r ep r e p a r e dt h r o u g h at w o s t e pp r e p a r a t i o nt e c h n o l o g ys u c c e s s f u l l ya n dt h ei n f l u e n c eo fm a n yf a c t o r so n t h ea a ot e m p l a t e sw a si n v e s t i g a t e di nd e t a i l t h e no n e d i m e n s i o n a ln a n o m a t c r i a l so f n e o d y m i u mc o m p o u n d sw e l ep r e p a r e dw i t ht h ea a ot e m p l a t e s 1 t h ea n o d i ca l u m i n u mo x i d et e m p l a t e sw e r ep r e p a r e db ya n o d i z i n gh i g h l y p u r ea l u m i n u mf o i l st h r o u g hat w o s t e pp r e p a r a t i o nt e c h n o l o g y t h eo x i d a t i o nw a s c a r r i e do u ti no x a l i ca c i ds o l u t i o nw i t ht h eg r a p h i t ee l e c t r o d ea sac a t h o d a le l e c t r o d e t h ea l u m i n u mf o i la sa l la n o d i ce l e c t r o d e t h ee f f e c t so ft h ee l e c t r o l y t ec o n c e n t r a t i o n o x i d a t i o nt i m e o x i d a t i o nv o l t a g eo nt h em o r p h o l o g i e so ft h ea a oa n dt h ei n f l u e n c e o ft h er o u g h n e s so ft h ea l u m i n u mf o i lo nt h eo r i e n t a t i o no ft h en a n oc h a n n e lw e r e i n v e s t i g a t e d t h er e s u l t s i n d i c a t e dt h a tt h ep o r es i z eb e c a m es m a l l e ra n dt h ep o r e a r r a yb e c a m em o r eu n i f o r mi nt h eh i g he l e c t r o l y t ec o n c e n t r a t i o na n do x i d a t i o n v o l t a g e e l e c t r o l y t eo x i d a t i o nt i m eh a df e we f f e c to nt h ep o r es i z e b u ta f f e c t e dt u n n e l a r r a y i ft h eo x i d a t i o nw a sc a r r i e do u tl o n g e r t h eo r d e ro ft h ea r r a yw a sb e t t e r t h e o r i e n t a t i o no ft h et u b eg r o w t hw a ss t r o n g l ya f f e c t e db yt h es u b s t r a t es u r f a c ew i t h r o u g h n e s si nm i c r os c a l e 5 3 0 u r n f o ra 1s u b s t r a t ew i t hs u r f a c er o u g h n e s si nn a n o s c a l e t h et u b eg r o w t hw a ss c a r c e l ya f f e c t e db yt h es u r f a c er o u g h n e s s 2 t h ep r e p a r a t i o no fn d 2 0 sn a n o w i r e sw e r ep e r f o r m e dt h r o u g hs o l g e lp r o c e s s a s s i s t e dw i t hp o r o u sa n o d i ca l u m i n u mo x i d e a a o a sat e m p l a t ef r o ma q u e o u s n d n 0 3 ba n du r e a i no r d e rt oi n v e s t i g a t et h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n ti n f i l t r a t i o n so n i i t h es y n t h e s e so fn 電0 3n a n o w i r e s 遮t h ea a om e m b r a n e p r e s s u r ei n f i l t r a t i o n i n s t r u m e n ta n dc o n v e n t i o n a li n f i l t r a t i o ni n s t r u m e n tw e r eu s e d t h em o r p h o l o g ya n d t h ep h a s ec o m p o s i t i o no ft h ep r e p a r e dn a n o w i r e sw e r ec h a r a c t e r i z e db ys c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y s e m t r a n s m i s s i o n e l e c t r o n m i c r o s c o p y t e m x m y d i f f r a c t i o n m u d a n de n e r g yd i s p e r s es p e c t r o s c o p y e d s t h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h en d 2 0 3n a n o w i r e sc o u l db es u c c e s s f u l l ys y n t h e s i z e db yu s i n gt h et w oi n f i l t r a t i o n i n s t r u m e n t s h o w e v e r ag o o df i l l i n gc o u l db eo b t a i n e du s i n gt h ep r e s s u r ei n f i l t r a t i o n i n s t r u m e n ta n dt h es y n t h e s i z e dn d 2 0 3n a n o w i r e sg r e wi nt h ea a ot e m p l a t eh a da k 班a s p e c tr a t i o 3 n d o h 3n a n o w i r e sw e r ep r e p a r e du s i n gd i r e c t c u r r e n t p o t e n t i o s t a t i c d e p o s i t i o ni np o r o u sa n o d i ca l u m i n u mo x i d et e m p l a t ea tr o o mt e m p e r a t u r e t h e m o r p h o l o g ya n dt h ep h a s ec o m p o s i t i o no ft h ep r e p a r e dn a n o w i r e sw e r ec h a r a c t e r i z e d b ys c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y s e m a n dx r a yd i f f r a c t i o n t h es e m s h o w e dt h a tt h en a n o w i r e sh a ds u c c e s s f u l l yg r o w ni n t ot h en a n oc h a n n e l so ft h ea a o t e m p l a t e t h e s e n a n o w i r e sh a du n i f o r md i a m e t e r so fa b o u t4 0 1 1 1 1 1 w h i c h c o r r e s p o n d e dt ot h ep o r es i z eo ft h et e m p l a t eu s e d k e yw o r d s t e m p i a t e a n o d i ea i u m i h u mo x i d e n a n o w ir e s s o l g e i e i e c t r o d e p o s i t i o n i i i 獨(dú)創(chuàng)聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的 研究成果 據(jù)我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 論文中不包含其 他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果 也不包含未獲得 逵 墊塑直墓絲益要接型童墮的 奎攔互窒2 或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)使 用過(guò)的材料 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明 確的說(shuō)明并表示謝意 學(xué)位論文作者簽名 坳髓p 簽字日期 b 口占年6 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 有權(quán)保留并 向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán) 允許論文被查閱和借閱 本人 授權(quán)學(xué)?？梢詫W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索 可以采用 影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存 匯編學(xué)位論文 保密的學(xué)位論文在解密后 適用本授權(quán)書(shū) 學(xué)位論文作者簽名 曲嘵廷導(dǎo)師簽字 簽字日期弘 苫年6 月l qe t簽字日期 沙孑年 月 o 日 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制各與結(jié)構(gòu)表征 0 前言 鋁在電解液中經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化可以制備出陽(yáng)極氧化膜 陽(yáng)極氧化膜分為多孔層 和阻擋層兩個(gè)部分 自從上世紀(jì)2 0 年代以來(lái) 鋁陽(yáng)極氧化膜在抗腐蝕 電絕緣 電解著色方面得到了廣泛應(yīng)用 由于多孔鋁陽(yáng)極氧化膜具有高密度的納米級(jí)孔 洞 其大小 分布均一 孔洞互相平行且垂直膜面 孔洞之間不存在交叉現(xiàn)象 因而從上世紀(jì)8 0 年代以來(lái) 多孔陽(yáng)極氧化膜在納米材料的制備方面開(kāi)始得到研 究和應(yīng)用 材料的小型化 智能化 元件的高集成 高密度存儲(chǔ)等為一維納米材料的應(yīng) 用提供了廣闊的空間 目前 一維納米材料的制備仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn) 存在 的主要問(wèn)題是如何制作大面積高度有序的陣列膜 發(fā)展趨勢(shì)是結(jié)合其它方法研制 和開(kāi)發(fā)具有一定功能的納米器件 利用a a o 模板組裝納米結(jié)構(gòu)材料是制備新型 的有序納米結(jié)構(gòu)的有效方法之一 a a o 模板的組裝方法主要有電化學(xué)沉積法 溶膠凝膠法 化學(xué)沉積法 或稱(chēng)化學(xué)鍍 化學(xué)聚合法 化學(xué)氣相沉積法等 一 本文采用二步陽(yáng)極氧化法制備a a o 模板 并對(duì)氧化膜形貌的影響因素進(jìn)行 了探討 通過(guò)電解液濃度 二次陽(yáng)極氧化時(shí)間及電壓的改變 研究了以上工藝參 數(shù)對(duì)a a o 模板的影響 并使用s e m 進(jìn)行表征 在制各氧化鋁模板的過(guò)程中 研究了鋁表面粗糙程度對(duì)孔洞形成的影響 同時(shí)以鋁陽(yáng)極氧化膜為模板 分別采 用電化學(xué)沉積法 溶膠凝膠法組裝氫氧化釹納米線 氧化釹納米線 試圖通過(guò)這 些工作 為模板制備和組裝納米線陣列提供一些參考數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo) a a o 模掇及釹億合物一維納米材料的制備麓結(jié)構(gòu)表征 l 文獻(xiàn)綜述 1 1 引言 納米技術(shù)是指在納米尺寸范圍內(nèi) 通過(guò)直接操縱單個(gè)原予 分子來(lái)組裝和制 造具有特定功能的新物質(zhì) 1 9 5 9 年 l 著名物理學(xué)家 諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德 費(fèi) 曼最早提出了納米尺度上的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題 他在一次演講中提出 如果人類(lèi) 能夠在原予 分子尺度上來(lái)加工材料和制造裝置 我們將有許多激動(dòng)人心的新發(fā) 現(xiàn) 這是關(guān)于納米科技的最早夢(mèng)想 1 9 9 8 年3 胃 美國(guó)翦總統(tǒng)科學(xué)顧聞博士j a h uh g i b b o n s 認(rèn)為納米技術(shù)是2 熏 世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的五大技術(shù)之一 一些政府部門(mén)已在積極進(jìn)行納米科學(xué)研究與開(kāi) 發(fā) 美弱科學(xué)家基金會(huì)1 9 9 1 年開(kāi)始實(shí)行納米微粒合成和加工計(jì)劃 1 9 9 4 年啟動(dòng) 國(guó)家納米制作用戶(hù)網(wǎng)絡(luò) 并在1 9 9 8 年財(cái)政年度預(yù)算中強(qiáng)調(diào)了納米科學(xué)和工程 美國(guó)墾防部1 9 9 7 年把納米技術(shù)列為一個(gè)戰(zhàn)略性研究疆標(biāo) 1 9 9 9 年5 月王2 冒 諾貝爾獎(jiǎng)獲得者r i c h a r ds m a u e y 在向參議院科學(xué)和空間分委員會(huì)做的證言中總 結(jié)道 我們將有能力建造與物理特征長(zhǎng)度尺度相當(dāng)?shù)奈矬w 大瞧地蠢 這個(gè)新領(lǐng) 域邁進(jìn) 符合我們國(guó)家的最佳利益 2 0 0 3 年美國(guó)政府把發(fā)展納米技術(shù)列為九大 技術(shù)之酋 作為僅次于反恐斗爭(zhēng)第二位重要任務(wù)提到議事墨程溺 以納米技術(shù)為代表的新興科學(xué)技術(shù) 將在2 1 世紀(jì)給人類(lèi)帶來(lái)第三次革命 它將給人類(lèi)銣造許許多多的新物質(zhì) 新材料和薪機(jī)器 徹底改變?nèi)藗兦О倌陙?lái)形 成的生活習(xí)慣 它也將使人類(lèi)對(duì)生命的注釋有一個(gè)全新的理解 給醫(yī)學(xué)和新藥開(kāi) 發(fā)等技術(shù)帶來(lái)極大的變革 總之 納米技術(shù)將為人類(lèi)創(chuàng)造一個(gè)全薪的世界 帶給 人類(lèi)大量的不可思議的變化 納米技術(shù)必將成為2 1 世紀(jì)的里程碑 其實(shí)旱在1 0 0 0 多年翦 我們的祖先就有了制造和使用納米材料的歷史 中 國(guó)古代勞動(dòng)者用燃燒的蠟燭的煙霧制成炭黑作墨的原料以及著色的染料 該煙霧 中的顆粒屬于納米微粒 這可能是最早的納米材料了 近年來(lái) 納米材料的制備 研究和應(yīng)用成為研究熱點(diǎn) 2 1 世紀(jì) 納米材料 將成為材料科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)耀眼的 疆星 在新材料 信息 能源等各個(gè)技術(shù) 領(lǐng)域發(fā)揮舉足輕重的作用 它必將為人類(lèi)帶來(lái)更多的利益 表1 王 3 列出了納米材料在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用 珂瞎看出納米材料已滲透到 科技和生活的方方面面 2 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制各與結(jié)構(gòu)表征 表1 1 納米材料的應(yīng)用領(lǐng)域 性能用途 力學(xué)性能 超硬 高強(qiáng) 高韌 超塑陛材料 特別是陶瓷增韌和高韌高硬涂層 光學(xué)性能光學(xué)纖維 光反射材料 吸波隱身材料 光過(guò)濾材料 光存儲(chǔ) 光開(kāi)關(guān) 光導(dǎo)電 體發(fā)光材料 光學(xué)非線性元件 紅外線傳感器 光折變材料 磁性磁流體 磁記錄 永磁材料 磁存貯器 磁光元件 磁探測(cè)器 磁制冷材料 吸 波材料 細(xì)胞分離 智能藥物 電學(xué)性能導(dǎo)電漿料 電極 超導(dǎo)體 量子器件 壓敏電阻 非線性電阻 靜電屏蔽 催化性能 催化劑 熱學(xué)性能耐熱材料 熱交換材料 低溫?zé)Y(jié)材料 敏感性能濕敏 溫敏 氣敏等傳感器 熱釋電材料 其他醫(yī)學(xué) 細(xì)胞分離 細(xì)胞染色 醫(yī)療診斷 消毒殺菌 藥物載體 能源 電池材 料 貯氫材料 環(huán)保 污水處理 廢物料處理 空氣消毒 助燃劑 阻燃劑 拋光液 印刷油墨 潤(rùn)滑劑 1 2 納米材料概述 1 2 1 納米材料的奇異特性 納米材料最基本的結(jié)構(gòu)單元是納米微粒 它是由有限數(shù)量的原子或分子組成 的 保持原來(lái)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)并處于亞穩(wěn)狀態(tài)的原子團(tuán)或分子團(tuán) 當(dāng)物質(zhì)的線度 減小時(shí) 表面原子數(shù)的相對(duì)比例增大 使單原子的表面能迅速增大 到納米尺度 時(shí) 此種形態(tài)的變化反饋到物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性能上 就會(huì)顯示出奇異的效應(yīng) 表現(xiàn)為 以下四種最基本的特性m 1 小尺寸效應(yīng) 小尺寸效應(yīng)又稱(chēng)體積效應(yīng) 當(dāng)納米微粒尺寸小于或相當(dāng)于光波波長(zhǎng) 傳導(dǎo)電 子的德布羅意波波長(zhǎng) 超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度或透射深度等特征尺寸時(shí) 周期性的邊 界條件將被破壞 聲 光 電 磁 熱力學(xué)等特性即呈現(xiàn)新的變化 稱(chēng)為小尺寸 效應(yīng) 例如 出現(xiàn)光吸收顯著增加并產(chǎn)生吸收峰的等離子共振頻移 磁有序態(tài)轉(zhuǎn) 為無(wú)序態(tài) 超導(dǎo)相轉(zhuǎn)變?yōu)檎Ｏ?聲子譜發(fā)生改變 納米微粒的熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于塊狀 金屬等 納米粒子的這些小尺寸效應(yīng)為實(shí)用技術(shù)開(kāi)拓了新的領(lǐng)域 利用顆粒尺寸 為單疇臨界尺寸時(shí)具有高矯頑力的特性 將納米尺度的強(qiáng)磁性顆粒 f e c o 合金 氧化鐵等 制成磁性信用卡 磁性鑰匙 磁性車(chē)票 磁性液體等 廣泛地用于電 聲器件 阻尼器件 旋轉(zhuǎn)密封 潤(rùn)滑 選礦等領(lǐng)域 利用等離子共振頻率隨顆粒 尺寸變化的性質(zhì) 改變顆粒尺寸 控制吸收邊的位移 制造具有一定頻寬的微波 3 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制備與結(jié)構(gòu)表征 吸收納米材料 用于電磁波屏蔽 隱形飛機(jī)等 2 表面效應(yīng) 納米材料由于其組成材料的納米粒子尺寸小 其直徑接近原子直徑 微粒表 面所占有的原子數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于相同質(zhì)量的非納米材料粒子表面所占有的原子數(shù) 目 此時(shí)粒子的比表面積 表面能和表面結(jié)合能都發(fā)生很大變化 這些種種的特 殊效應(yīng)統(tǒng)稱(chēng)為表面效應(yīng) 隨著微粒子粒徑變小 其表面所占粒子數(shù)目呈幾何級(jí)數(shù) 增加 當(dāng)粒徑從1 0 0 r i m 降至l n m 時(shí) 表面原子占粒子中原子總數(shù)從2 0 增至9 9 原子幾乎全部集中到納米粒子表面 由于表面原子數(shù)增多 表面原子配位數(shù)不足 和高的表面能 使這些原子易與其它原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來(lái) 從而具有很高的化 學(xué)活性 引起表面電子自旋構(gòu)象和電子能譜的變化以及納米微粒表面原子輸運(yùn)和 構(gòu)型的變化 3 量子尺寸效應(yīng) 當(dāng)粒子尺寸下降到某一值 激子玻爾半徑 時(shí) 金屬費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí) 由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)的現(xiàn)象稱(chēng)為量子尺寸效應(yīng) 納米微粒存在不連續(xù)的被占據(jù) 的高能級(jí)分子軌道 同時(shí)也存在未被占據(jù)的最低能級(jí)的分子軌道 并且高低能級(jí) 軌道間的間距隨納米微粒的粒徑變小而增大 日本科學(xué)家久保研究了導(dǎo)體的能級(jí) 間距與金屬的顆粒直徑之間的關(guān)系式為 6 4 e f 3 n 式中 6 為能級(jí)間距 e f 為費(fèi)米能級(jí) n 為總電子數(shù) 能帶理論表明 對(duì)于包含無(wú)限個(gè)原子 即導(dǎo)電電子數(shù)n 一 的宏觀物 體來(lái)說(shuō) 大粒子或宏觀物體能級(jí)間距幾乎為零 即能級(jí)是連續(xù)的 而對(duì)納米微粒 所包含原子數(shù)有限 n 值很小 導(dǎo)致能級(jí)間距6 有一定的值 即能級(jí)是不連續(xù)的 當(dāng)能級(jí)間距大于熱能 磁能 靜磁能 靜電能 光子能量或超導(dǎo)態(tài)的凝聚能時(shí) 必須要考慮量子尺寸效應(yīng) 考慮納米微粒磁 光 聲 熱 電 超導(dǎo)電性與宏觀 特性的顯著不同 例如顆粒的磁化率 比熱容與所含電子的奇 偶數(shù)有關(guān) 相應(yīng) 會(huì)產(chǎn)生光譜線的頻移 介電常數(shù)變化 催化性質(zhì)不同等 4 宏觀量子隧道效應(yīng) 微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力為隧道效應(yīng) 近年來(lái) 人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀物理 量 如微顆粒的磁化強(qiáng)度 量子相干器件中的磁通量等也具有隧道效應(yīng) 稱(chēng)為宏 4 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制備與結(jié)構(gòu)表征 觀的量子隧道效應(yīng) 從而用以解釋在f e n i 薄膜中疇壁運(yùn)動(dòng)速度在低于某臨界溫 度時(shí)其與溫度無(wú)關(guān) 高磁晶各向異性 單晶為什么在低溫產(chǎn)生階梯或反轉(zhuǎn)磁化模 式以及量子干涉器件中呈現(xiàn)出的特殊效應(yīng)等 宏觀量子隧道效應(yīng)的研究對(duì)基礎(chǔ)研 究及實(shí)用都有著重要意義 量子尺寸效應(yīng) 隧道效應(yīng)將會(huì)成為未來(lái)微電子器件的 基礎(chǔ) 或者說(shuō)它確立了現(xiàn)存微電子器件進(jìn)一步微型化的極限 當(dāng)微電子器件進(jìn)一 步細(xì)微化時(shí) 必須要考慮上述的量子效應(yīng) 例如 在制造半導(dǎo)體集成電路時(shí) 當(dāng) 電路的尺寸接近電子波長(zhǎng)時(shí) 電子就通過(guò)隧道效應(yīng)而溢出器件 使器件無(wú)法正常 工作 以上四種效應(yīng)構(gòu)成了納米材料的基本特性 使它們呈現(xiàn)出許多奇特的物理和 化學(xué)性質(zhì) 即使不改變材料的成分 納米材料的基本性質(zhì) 諸如熔點(diǎn) 磁性 電 化學(xué)性能 光學(xué)性能 力學(xué)性能和化學(xué)活性等都將和傳統(tǒng)材料大不相同 呈現(xiàn)出 用傳統(tǒng)的模式和理論無(wú)法解釋的獨(dú)特性能 如銅是良導(dǎo)體 而納米銅是絕緣體 硅是半導(dǎo)體 而納米硅是良導(dǎo)體 陶瓷是易碎品 而納米陶瓷材料可以在室溫下 任意彎曲 納米磁材料的磁記錄密度是普通材料的1 0 倍 納米碳管的強(qiáng)度是鋼 的1 0 0 倍 綜上所述 某些材料原來(lái)不能體現(xiàn)的性能通過(guò)制備成納米材料后可能體現(xiàn)出 來(lái) 從而使材料的理化指標(biāo)有一個(gè)質(zhì)和量的突變 正是由于這些特殊現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 才引起人們的極大關(guān)注 才有今天迅速發(fā)展的納米科學(xué) 1 2 2 納米材料的分類(lèi) 納米材料按維數(shù)可以分為三類(lèi) 零維 指其在空間三維尺度均在納米尺度 如納米尺度顆粒 原子團(tuán)簇 人造超原子 納米尺度的孔洞等 一維 指在空間有兩維處于納米尺度 如納米絲 納米棒 納米管等 二維 指在三維空間中有一維在納米尺度 如超薄膜 多層膜 超晶格等 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展 人們需要對(duì)一些介觀尺度的物理現(xiàn)象進(jìn)行深入的 研究 器件的微型化也對(duì)新型功能材料提出了更高的要求 1 9 9 1 年日本n e c 公 司飯島發(fā)現(xiàn)納米碳管以來(lái) 引起了科技界的極大關(guān)注 因?yàn)闇?zhǔn)一維納米材料在介 觀領(lǐng)域和納米器件研制方面有著重要的應(yīng)用 它可以作為掃描隧道顯微鏡的探 針 納米元器件等等 納米碳管作為一維納米材料的代表 得到了深入地研究 5 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制備與結(jié)構(gòu)表征 它的某些性質(zhì)己得到實(shí)際應(yīng)用 作為納米材料中的成員之一 納米線 納米絲 納米纖維1 的研究尚處于初始階段 但也越來(lái)越多地吸引了科學(xué)界研究人員的目 光 近幾年來(lái) 國(guó)內(nèi)外有關(guān)納米線的制備 結(jié)構(gòu) 性能 應(yīng)用的專(zhuān)題報(bào)導(dǎo)也多了 起來(lái) 1 2 3 納米材料發(fā)展現(xiàn)狀 1 2 3 1 國(guó)外納米技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 9 5 9 年國(guó)際上提出在納米層次上進(jìn)行科學(xué)研究 其后的幾十年里 在物理 化學(xué) 材料等科學(xué)方面關(guān)于納米技術(shù)都作了大量研究 7 0 年代中期開(kāi)始對(duì)納米 微粒結(jié)構(gòu) 形態(tài)和特性進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究 描述金屬微粒費(fèi)米面附近電子能 級(jí)狀態(tài)的久保 k u b o 理論日臻完善 在用量子尺寸效應(yīng)解釋超微粒子某些特性方 面獲得成功 自從1 9 8 4 年德國(guó)科學(xué)家h g l e i t e r 教授成功的制備出納米塊狀金屬 晶體鐵 鈀 銅等以來(lái) 對(duì)納米材料的研究逐漸成為材料領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn) 世界 各國(guó)材料科學(xué)家競(jìng)相開(kāi)展對(duì)這種材料的研究工作 近年來(lái) 納米晶體的制備方法 是納米晶體材料研究領(lǐng)域內(nèi)的 個(gè)重要研究課題 除h g l e i t e r 在1 9 8 4 年首次 采用金屬蒸發(fā)凝聚 原位冷壓成型法制備了具有清潔界面納米晶體p d c u f e 外 1 9 8 7 年美國(guó)a r g o n 實(shí)驗(yàn)室s i e g e l 博士用同樣的方法制備了納米相材料t i 0 2 多晶體 相繼又發(fā)展了機(jī)械研磨法 非晶晶化法 電解沉積法 但是 隨著實(shí)驗(yàn) 技術(shù)手段的創(chuàng)新和研究的深入 納米材料的新特性不斷被發(fā)現(xiàn) 新的種類(lèi)層出不 窮 人們對(duì)許多特定的納米材料及納米材料之間的相互關(guān)系還沒(méi)有一個(gè)完整 系 統(tǒng)性的定義和分類(lèi) 因此 人們開(kāi)始?xì)w納創(chuàng)造納米科學(xué)和組織定義納米材料 以 便科學(xué) 系統(tǒng)的對(duì)納米材料進(jìn)行分類(lèi)研究 1 9 9 0 年在美國(guó)召開(kāi)的納米科技大會(huì) 標(biāo)志著納米科技時(shí)代的正式到來(lái) 從 2 0 世紀(jì)9 0 年代 世界各國(guó)才真正開(kāi)始大規(guī)模的進(jìn)行納米技術(shù)的研究 納米碳管 研制成功 標(biāo)志著功能性新纖維的問(wèn)世 它不僅韌性高 導(dǎo)電性極強(qiáng) 而且兼有 金屬性和半導(dǎo)體性 強(qiáng)度較鋼高1 0 0 0 倍 密度只有鋼的1 6 科學(xué)家稱(chēng)這種長(zhǎng)度 與直徑比很高的纖維為 超級(jí)纖維 這種 超級(jí)纖維 可制成微細(xì)探針和導(dǎo)線 理想的儲(chǔ)氫材料 使壁掛電視成為可能 自1 9 9 1 年以來(lái) 美國(guó)就把納米技術(shù)列 入 政府關(guān)鍵技術(shù) 2 0 0 5 年戰(zhàn)略技術(shù) 等 1 9 9 5 年 歐盟的報(bào)告中說(shuō) 1 0 年內(nèi)的納米技術(shù)開(kāi)發(fā)將成為僅次子芯片制造的世界第二制造業(yè) 田m 的蘇黎世 6 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制備與結(jié)構(gòu)表征 實(shí)驗(yàn)室1 9 9 6 年研制出超微型碳分子算盤(pán) 算盤(pán)架是刻蝕而成的銅槽和銅脊 算 盤(pán)珠是巴基球 槽脊柱只有一個(gè)原子高 隨著納米技術(shù)的發(fā)展 納米科技由研究向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 世界5 0 0 強(qiáng)企業(yè)中的 多家企業(yè)把納米計(jì)劃列入近幾年發(fā)展計(jì)劃 日本研制出納米機(jī)器人 硅谷也有企 業(yè)生產(chǎn)納米芯片 1 2 3 2 我國(guó)納米技術(shù)的發(fā)展 我國(guó)納米技術(shù)的研究開(kāi)始于2 0 世紀(jì)8 0 年代 起步于納米科技的理論研究和 制備 到了9 0 年代 我國(guó)的納米科技領(lǐng)域研究碩果累累 中國(guó)的納米科技發(fā)展 與世界同步 甚至某些領(lǐng)域在世界處于領(lǐng)先地位 1 9 9 6 年 納米金屬材料制備 與應(yīng)用的成功 納米硅基陶瓷的研制成功 都表明中國(guó)納米制造技術(shù)的迅猛發(fā) 展 1 9 9 7 年我國(guó)研制的超高精度測(cè)量?jī)x 測(cè)量范圍達(dá)到1 0 0 m 分辨率達(dá)到0 1 l i r a 標(biāo)志我國(guó)在光柵測(cè)量技術(shù)提高到亞納米量級(jí) 成功的將納米技術(shù)應(yīng)用于超 高精度測(cè)量?jī)x方面 中國(guó)科學(xué)家張杰在盧瑟福實(shí)驗(yàn)室獲得了波長(zhǎng)為7 3 r i m 的x 射線的激光飽和輸出 創(chuàng)造了x 射線激光飽和輸出最短波長(zhǎng)的紀(jì)錄 l 1 2 4 納米材料的發(fā)展趨勢(shì) 納米材料的制備技術(shù)和其新性能的研究和應(yīng)用發(fā)展迅速 尤其是納米材料在 交叉學(xué)科上的應(yīng)用更是日新月異 像納米生物技術(shù) 納米智能材料 功能纖維等 納米技術(shù)滲透形成了新興學(xué)科 像組織工程學(xué) 納米生物力學(xué)等 同時(shí) 納米科 技也在各個(gè)領(lǐng)域展開(kāi) 諸如納米形態(tài)學(xué) 納米材料測(cè)試 納米材料組裝技術(shù)等 納米磁性材料的應(yīng)用最著名的例子就是納米藥物磁粒子在腫瘤治療上的應(yīng)用 這 種方法在腫瘤特別是肝癌治療方面的研究很多 有希望進(jìn)入臨床 磁性材料廣泛 的用于計(jì)算機(jī) 通訊 自動(dòng)化 音像 航空航天及生物醫(yī)療等領(lǐng)域 納米技術(shù)的 研究進(jìn)展使磁功能材料的發(fā)展更加迅速 納米磁功能材料將會(huì)成為最活躍的新材 料領(lǐng)域之一 光功能材料按其功能可分為 激光材料 紅外材料 發(fā)光材料 光 色材料 光纖材料 光存儲(chǔ)材料和非線性材料等 目前光功能材料研究處于快速 的發(fā)展階段 納米技術(shù)在材料制備上的應(yīng)用 使人們不斷發(fā)現(xiàn)新的光功能材料和 采用新方法制備新的光功能材料 材料科學(xué)的發(fā)展方向是材料的智能化 納米技 術(shù)的出現(xiàn)為材料的小型化和智能化提供了更加廣泛的領(lǐng)域 而且納米技術(shù)與智能 材料原理相結(jié)合將開(kāi)發(fā)出更多更有效的智能材料 7 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制各與結(jié)構(gòu)表征 1 3 納米線概述 1 3 1 納米線的制備方法 納米線的制備方法日新月異 并且由不同方法制備的納米線 因影響因素不 同 其性能也有所差異 人們已經(jīng)采用各種工藝開(kāi)發(fā)研制出納米線材料 目前文 獻(xiàn)所報(bào)道的納米線種類(lèi)和性能參數(shù)如表1 2 7 所示 表1 2 納米線制備方法及其物理性能 制各方法 制備材料納米線直徑 觚 納米線長(zhǎng)度 m s i3 4 3 l g e3 9 l 激光燒蝕法 c r a a s1 5 l 物 s 醯 1 51 0 2 理 l o l o 法 激光沉積法s l1 5 s i 3 2 蒸發(fā)冷凝法 c s i 1 0 電弧放電法c a g e n i 8 s i c l ol o o 化學(xué)氣相沉積法 g a a sl o 溶液反應(yīng)法 p b s e1 5 2 5g b s n 1 0 0丑 電化學(xué)法 s n b i p b 1 0 0 a 1 2 0 3 6 h 6 e 陰極 3 h 2 0 6 e 3h 2 6 0 h 氧化膜溶解 址0 3 6 h 一2 a 1 3 3 h 2 0 由此可見(jiàn) 多孔氧化鋁膜在陽(yáng)極氧化條件下的生長(zhǎng)過(guò)程是一個(gè)氧化鋁生成和 溶解的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程 起初氧化膜的生長(zhǎng)速度大于它的溶解速度 氧化膜的厚度 增加 隨著反應(yīng)的進(jìn)行 生長(zhǎng)速度與溶解速度逐漸趨于平衡 氧化膜不再增厚 正是由于陽(yáng)極氧化過(guò)程中同時(shí)存在上述兩個(gè)既相互對(duì)立又密切關(guān)聯(lián)的過(guò)程 而使 得多孔氧化鋁的生長(zhǎng)機(jī)理尤為復(fù)雜 事實(shí)上 關(guān)于鋁陽(yáng)極氧化膜的生長(zhǎng)機(jī)理和結(jié)構(gòu)模型的研究最早可以追溯到 1 9 3 2 t 3 2 年 此后許多學(xué)者均對(duì)此進(jìn)行過(guò)研究 但是關(guān)于多孔氧化鋁膜的形成機(jī) 制 目前仍無(wú)定論 僅限于各自提出模型階段 1 9 5 3 年 美國(guó)鋁制備公司鋁研 究室的k e l l e r 等人 3 3 首次提出采用電化學(xué)的方法制備多孔氧化鋁薄膜 并且建 1 6 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制各與結(jié)構(gòu)表征 立了理想陽(yáng)極氧化鋁的結(jié)構(gòu)模型 見(jiàn)圖1 1 認(rèn)為氧化膜的結(jié)構(gòu)分多孔層和阻擋 層兩層 多孔層由呈六邊形的膜胞組成 每個(gè)膜胞中心含有一個(gè)星形孔洞 阻擋 層致密無(wú)孔 呈扇形分布 與多孔層相比 阻擋層的厚度要小的多 圖1 1 多孔型鋁陽(yáng)極氧化的k e u e r 模型 1 9 6 9 年w o o d 和0 s u l l i v a n 對(duì)k e l l e r 模型進(jìn)行了一些修正 3 4 認(rèn)為氧化膜 是排列堆積緊密 膜孔近似于圓形 如圖1 2 直到今天 這種模型仍居于主導(dǎo) 地位 w o o d 小組的成員多年來(lái)一直致力于多孔陽(yáng)極氧化鋁的研究 關(guān)于氧化鋁 的生長(zhǎng)機(jī)理 他們提出了現(xiàn)今較為流行的電場(chǎng)支持下的溶解模型 3 5 以及臨界電 流密度效應(yīng)模型 3 6 1 六彘 翻陷層 圖1 2w o o d 模型 電場(chǎng)支持下的溶解模型 圖1 3 認(rèn)為 在孔的形成和發(fā)展過(guò)程中 電流分布 1 7 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制各與結(jié)構(gòu)表征 的不均勻是至關(guān)重要的 在陽(yáng)極氧化起始階段 電流分布一致 所成的膜也相當(dāng) 均勻 其后不久電解液在膜表面的顯微不平處溶解出最初的孔核 從而引起電流 分布不均 表面突出的部位出現(xiàn)脊?fàn)畹慕Y(jié)構(gòu) 而脊?fàn)罟羌苤g區(qū)域便形成氧化膜 多孔結(jié)構(gòu) 這一模型只能說(shuō)明在鋁表面生成多孔膜的原因 而無(wú)法解釋在純鋁的 表面為什么這些孔洞會(huì)有序地生長(zhǎng) 釜彩跫芒袋工 r n d 圖1 3 多孔氧化鋁膜的生長(zhǎng)及電流分布示意圖 臨界電流密度效應(yīng)模型則提出了臨界電流密度的概念 這種模型認(rèn)為 對(duì)于 特定濃度與溫度的電解液 陽(yáng)極氧化過(guò)程總存在一個(gè)臨界電流密度j c 高于臨界 電流密度值 所成的膜為壁壘型膜 低于臨界電流值 則形成多孔型膜 臨界電 流密度效應(yīng)模型探討了陽(yáng)極氧化過(guò)程中陰陽(yáng)離子的動(dòng)力學(xué)行為規(guī)律 但是 該模 型過(guò)分強(qiáng)調(diào)了電流密度的作用 對(duì)氧化鋁多孔有序陣列結(jié)構(gòu)的形成仍未給出很好 的解釋 1 9 9 8 年 德國(guó)em u u e r 等人又提出了一種新的模型 體膨脹應(yīng)力模型 該 模型認(rèn)為當(dāng)a 1 氧化成a 1 2 0 3 時(shí) a 1 2 0 3 a 1 的界面上會(huì)發(fā)生體積膨脹 膨脹的倍 數(shù)小于2 這樣就在相鄰的孔之間產(chǎn)生了機(jī)械應(yīng)力 如圖1 4 所示 而a 1 2 0 3 只 能沿與基體垂直的方向膨脹 因此孔壁在擠壓力作用下向上生長(zhǎng) 為使體系的能 1 8 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制備與結(jié)構(gòu)表征 量最低 結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定 各個(gè)孔按照六角密排方式排列 這一模型首次定性地從能 量角度解釋了自組織原理在有序孔生長(zhǎng)過(guò)程中的作用 但是卻忽略了電壓這一十 分重要的影響因素 一4 一 k 一 p r 湖s f m 湖 i 妒 圖1 4 體膨脹模型 1 5 3a a 0 模板組裝方法及應(yīng)用 近年來(lái) 人們的研究關(guān)注點(diǎn)側(cè)重在氧化膜的利用方面 人們嘗試?yán)醚趸X 多孔膜的納米特性 在其中填充各種物質(zhì)制備出具有特殊性能的納米材料 從金 屬 半導(dǎo)體 導(dǎo)電高分子到其他材料組成的納米管和納米線幾乎都可以用氧化鋁 模板來(lái)制各m 由于a a o 模板在合成中僅起一種模具作用 材料的形成仍然要 采用化學(xué)反應(yīng)等途徑來(lái)完成 所以在進(jìn)行納米組裝時(shí) 應(yīng)考慮以下幾點(diǎn) 1 前驅(qū)液能夠浸潤(rùn)模板的孔壁 以便進(jìn)入孔道 2 控制反應(yīng)速度和組裝物質(zhì)的顆粒大小 以免孔道堵塞 3 組裝物質(zhì)不能與模板起反應(yīng) a a 0 模板的組裝方法主要有電化學(xué)沉積法 溶膠凝膠法 化學(xué)沉積法 或稱(chēng) 化學(xué)鍍 化學(xué)聚合法 化學(xué)氣相沉積法等例 1 電化學(xué)沉積法 電化學(xué)沉積的方法使材料定向生長(zhǎng)進(jìn)入模板的納米孔洞中 模板的孔壁將限 制所沉積材料的形狀和尺寸 從而制的一維納米結(jié)構(gòu)材料 具體做法是 通過(guò)離 子噴射或熱蒸發(fā)在高分子或氧化鋁膜表面及膜 l l 壁上涂上一層金屬薄膜 用此 1 9 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制各與結(jié)構(gòu)表征 膜作陰極 用被組裝的金屬的鹽溶液做電解液 石墨等作陰極 經(jīng)電化學(xué)還原使 要制備的材料沉積在膜的孔洞中 用這種方法已經(jīng)在多孔聚合物膜和多孔氧化鋁 膜制備出各種金屬納米線陣列 如金 銀 銅 鉑 鎳 鐵及某些合金等 這些 納米線的長(zhǎng)度可以通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件加以控制 例如可通過(guò)控制沉積金屬的量來(lái) 獲得不同長(zhǎng)徑比的金屬納米線陣列 控制金屬納米線的長(zhǎng)度或長(zhǎng)徑比對(duì)光學(xué) 磁 學(xué)性質(zhì)的研究特別重要 因?yàn)殚L(zhǎng)徑比對(duì)金屬納米粒子的這些性質(zhì)有重要影響 李 燕等采用電化學(xué)沉積工藝 成功制備了銅 氧化鋁 c u a a o 納米有序陣列復(fù)合 結(jié)構(gòu) 姚素薇等用交流電化學(xué)沉積方法 在多孔鋁陽(yáng)極氧化膜的柱形孔內(nèi)制 備直徑約6 0n m 長(zhǎng)度約為9 7u m 的f e 2 l n i 7 9 合金納米線m 楊文彬通過(guò)在含 有s e s 0 3 玉和c d 2 的室溫水溶液中 用模板一電沉積法在納米孔陣列陽(yáng)極氧化鋁 模板中制備了高有序性的c d s e 納米線陣列 4 1 1 2 溶膠凝膠沉積法 通過(guò)物理粉碎或化學(xué)凝聚方法可制得納米級(jí)粒子的膠體溶液 將膠體濃縮形 成凝膠 然后將凝膠加熱獲得所需材料 這種方法是制備納米材料最普遍的方法 之一 用此種方法在模板中組裝一維納米結(jié)構(gòu) 其具體方法為 首先將前軀體分 子溶液水解得到溶膠 再將氧化鋁模板浸入溶膠中 溶膠沉積到孔壁 經(jīng)熱處理 后在孔內(nèi)就可得管狀或線狀的產(chǎn)物 用溶膠凝膠法在氧化鋁膜孔內(nèi)制得是納米線 還是納米管 取決于模板在溶膠中的浸漬時(shí)間 浸漬時(shí)間短 得到納米管 而浸 漬時(shí)間長(zhǎng)則得到納米線 這表明溶膠粒子首先是被吸附在氧化鋁膜孔壁上 因?yàn)?孔壁是帶電荷的 帶有相反電荷的溶膠粒子易被孔壁吸附 研究發(fā)現(xiàn)在孔內(nèi)凝膠 的速率要比在體溶液中快 這可能是由于膠粒吸附到氧化鋁膜孔壁上 是溶膠粒 子的局部濃度增大而造成的 目前用這種方法以合成得到了一些無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料 如t i 0 2 z n o 和w 0 3 納米管或納米線 因此 溶膠凝膠法比較適合用來(lái)在模板 中合成多元納米線陣列 田玉明等采用二次陽(yáng)極氧化工藝制備了高度規(guī)則排列的 多孔氧化鋁模板 并利用模板法與溶膠凝膠法結(jié)合的模板組裝技術(shù)制備了氧化鈦 納米線陣列 得到了直徑在5 0n m 左右 線間距約為5 0r i m 的納米線陣列 4 2 呂仁江 周志波 高曉輝以陽(yáng)極氧化鋁膜為模板通過(guò)溶膠凝膠法合成了c e 0 2 納 米線陣列 矧 左娟 孫嵐 宗曄采用電化學(xué)誘導(dǎo)s 0 1 g e l 法制備了銳鈦礦型t i 0 2 納米線陣列 初步研究了形成機(jī)理和不同沉積時(shí)間對(duì)其光致發(fā)光強(qiáng)度的影響 4 4 1 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制各與結(jié)構(gòu)表征 n v g a p o n e n k o 采用溶膠凝膠法 在多孔陽(yáng)極氧化鋁模板內(nèi)制備出硅中摻雜鉺 鋱 銪的納米線 并研究其發(fā)光特性 蜘 y i n g k ez h o u h u l i nl i 采用溶膠凝膠 法 在多孔陽(yáng)極氧化鋁模板中制備出高度有序的u n i 0 5 c 0 0 5 0 2 納米線m x i a o h o n gl i u j i n q i n gw a n g j u n y a nz h a n g 等采用溶膠凝膠法在多孔陽(yáng)極氧化鋁 模板內(nèi)制備出z r 和c o 共摻雜的l i m n 2 0 4 的納米線 并對(duì)其形貌進(jìn)行一定的表 征 明 還有人在多孔陽(yáng)極鋁表面用溶膠凝膠法制備了含4 0 e u 2 0 3 的t i 0 2 膜層 并觀察到銪在室溫下的光致發(fā)光及光致發(fā)光強(qiáng)度與干凝膠含量的關(guān)系曲線 矧 3 化學(xué)鍍 化學(xué)鍍就是使用化學(xué)還原劑將金屬?gòu)娜芤褐绣兊奖砻嫔先?該方法不同與電 化學(xué)沉積 被鍍的表面不必是導(dǎo)體 將金和其他金屬?gòu)娜芤褐绣兊剿芰虾脱趸X 膜孔道上去的方法已被開(kāi)發(fā) 化學(xué)鍍的特點(diǎn)是金屬沉積是從孔壁開(kāi)始的 調(diào)節(jié)沉 積時(shí)間 既可以得到中空的金屬管 也可以得到實(shí)心的納米線 與電化學(xué)沉積方 法不同 金屬納米線的長(zhǎng)度不能調(diào)控 但管的內(nèi)徑可以通過(guò)改變金屬沉積時(shí)間而 任意控制 外徑由模板孔道的直徑?jīng)Q定 4 化學(xué)聚合法 聚合物納米線 納米管的模板合成可通過(guò)將模板浸入含有單體和引發(fā)劑的溶 液中來(lái)完成 這種方法可用來(lái)在各種模板膜孔道內(nèi)合成多種導(dǎo)電聚合物 當(dāng)電化 學(xué)聚合時(shí) 聚合物優(yōu)先在孔壁成核和生長(zhǎng) 因?yàn)槌练e時(shí)間短得到納米管而經(jīng)過(guò)長(zhǎng) 時(shí)間沉積后得到納米線 5 化學(xué)氣相沉積法 在放置孔性氧化鋁模板的實(shí)驗(yàn)裝置中通入易分解或反應(yīng)的氣體 這些氣體在 通過(guò)模板孔壁時(shí)發(fā)生熱解或化合 可在孔道內(nèi)形成納米管 納米線或者納米粒子 影響化學(xué)氣相沉積方法應(yīng)用于模板合成的一個(gè)主要障礙是其沉積速度常常太快 以至在氣體分子進(jìn)入孔道之前 表面的孔就被堵塞 韓鳳梅 郭燕川 陳麗娟采 用陽(yáng)極刻蝕法制備得到多孔氧化鋁模板 通過(guò)在二茂鐵苯溶液中浸潤(rùn)而后熱解的 方法 得到內(nèi)壁附著納米鐵顆粒的模板用化學(xué)氣相沉積法在模板孔內(nèi)生長(zhǎng)出兩端 開(kāi)口的碳納米管陣列 僅用鹽酸浸泡就可除去表面上的催化劑顆粒得到高純的碳 納米管顆粒 4 9 除了上述方法外 還有其他一些方法 像宋國(guó)軍采用聚合物溶液浸潤(rùn)模板的 a a o 模板及釹化合物一維納米材料的制各與結(jié)構(gòu)表征 物理技術(shù) 以孔徑為2 0 0r i m 的a a o 為模板 可以成功制得常規(guī)分子量的p s 納 米管及其陣列結(jié)構(gòu) 并可通過(guò)調(diào)節(jié)溶液濃度和浸潤(rùn)方式來(lái)控制納米管的壁厚和完 整性 5 0 l 趙信峰 方炎以多孔陽(yáng)極氧化鋁膜為模板 用真空蒸鍍法復(fù)制了金屬銅 的納米孔洞陣列膜 5 1 徐正等通過(guò)二級(jí)模板法得到了碳納米管包裹金屬納米線 管 復(fù)合結(jié)構(gòu)有序陣列 5 2 1 黃蘭萍 陳康華 李晶儡等采用脈沖和直流電沉積方 式 以f e s 0 4 n h 4 2 s 0 4 等混合溶液為電解液 在多孔陽(yáng)極氧化鋁模板微孔內(nèi) 成功制備出f e 磁性納米線陣列 5 3 人們用氧化鋁模板不僅能制備出單一的納米 線 而且納米尺寸可控 l i n g b i nk o n g 利用多孔氧化鋁模板 制備出具有分支結(jié) 構(gòu)的銀納米線 5 4 1 s r a m a n a t h a n 等在陽(yáng)極氧化鋁模板內(nèi)自組裝出孔徑l o 2 5 5 0 n m 的z n o 納米線 5 5 1 在模板中制備納米線時(shí) 要