超薄可調(diào)制直徑多孔陽極氧化鋁模板的納米線制造畢業(yè)論文外文翻譯

1、附錄c: 外文文獻及翻譯超薄可調(diào)制直徑多孔陽極氧化鋁模板的納米線制造摘要： 陽極氧化鋁（aao）可調(diào)孔徑合成是在1度0.3m的硫酸中進行。對于aao的生長是典型的組合：交變溫和（ma）陽極氧化和硬質(zhì)（ha）陽極氧化組合。施加電壓分別是25v和35v?？刂朴操|(zhì)陽極氧化時間可以調(diào)整孔的外形和孔的結(jié)構(gòu)。當硬質(zhì)陽極氧化時間少于1.2秒時，模板斷面出現(xiàn)在不均勻現(xiàn)象。當硬質(zhì)（ha）陽極氧化時間較長時，模板會出現(xiàn)周期變化的孔徑和均勻長度段。很多多可調(diào)制金屬納米線用電沉積法在氧化鋁膜上。典型的均勻納米線尺寸是30nm-80nm.超薄納米線通過脫合金鋮分腐蝕合成。關(guān)鍵詞：陽及氧化，多孔氧化鋁，氧化鋁模板，納米線

2、，電沉積。1.介紹 在過去的十年里,對制造各種一維納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)取得了驚人的進步如納米線、納米棒、納米管和納米帶。在電子、光學和運輸材料方面納米結(jié)構(gòu)具有獨特的性能,從根本上不同于大多數(shù)材料，在一維納米材料、金屬、半導體和聚合物納米線是有著許多新穎的性能的材料,如化學、生物傳感器光學、熱電和電子納米設備許多技術(shù)已經(jīng)開發(fā)為納米線的合成做準備,包括氣液固(vls)增長,激光-輔助催化生長,化學氣相沉積(cvd)、激光消融,分子束外延(mbe)、反應離子刻蝕(rie),電子束光刻技術(shù)(ebl),納米球光刻(nsl)和其他各種解決方法。然而,除了這些復雜的技術(shù),模板直接電沉積制備納米多孔膜被最廣泛地用于合

3、成復雜的納米線。特別是,納米多孔陽極氧化鋁膜孔徑,孔深度和孔密度可通過改變陽極氧化條件合成可調(diào)制的納米線。所以被廣泛用作可調(diào)制直徑的模板的制作。模板合成法與其他方法相比的優(yōu)點是:低成本的處理,簡單的材料處理和相對簡單的設備要求。一個最大的好處是它簡單的電化學沉積,大小可控、化學成分和微觀結(jié)構(gòu)良好的的性質(zhì)。 圖1 制造納米線的直徑調(diào)制示意圖,通過電沉積納米多孔非盟在多孔氧化鋁模板調(diào)制孔隙直徑。氧化鋁模板的制備了脈沖陽極處理作為一個組合的輕度氧化(ma)和硬陽極氧化(ha) 最近,除了純納米線、分段或多層結(jié)構(gòu),其他不同成分的復雜結(jié)構(gòu)沿圓柱軸的納米線成功通過電沉積在多孔膜。雖然調(diào)制的成分和摻雜的納米

4、線結(jié)構(gòu)被廣泛證明在大量發(fā)表論文,相對很少有報道有可靠的合成過程以達到結(jié)構(gòu)定義良好的納米線直徑與周期性的調(diào)制。注意,重要的是,一個周期或非周期變化的納米線直徑在納米線的長度在一種受控的方式生長會使納米線出現(xiàn)新穎的性質(zhì)。納米線的直徑調(diào)制結(jié)構(gòu)應該表現(xiàn)出一些特殊的性質(zhì)不同于那些直的和光滑的納米線。例如,電子和光子在納米線軸與調(diào)制直徑應該是不同的是由于散射的傳導電子的內(nèi)表面的調(diào)制形狀改變邊界條件，主要問題在制造納米線的直徑調(diào)節(jié)是精確控制的形狀和大小定期重復沿著納米線軸。因此,制備納米線的直徑調(diào)節(jié)仍然是一個巨大的挑戰(zhàn),只有幾例合成成功。例如,納米線直徑與調(diào)制已獲成功，首先通過電化學沉積，其次是選擇性化學蝕

5、刻,熱蒸發(fā),催化劑輔助氣相生長,化學氣相沉積(cvd),和金屬有機化學氣相沉積 (mocvd)。此外,模板合成使用的納米多孔陽極氧化鋁模板與直柱狀通道和均勻的直徑,最近被用來制造納米線直徑與調(diào)制。通過電沉積納米線的直徑調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)(例如 pt和au / ag)。該方法使用蝕刻的模板和非貴金屬納米線段或合金組件在酸性溶液中反應。另一方面,納米線與調(diào)制孔隙直徑里面得到的氧化鋁模板由于逆轉(zhuǎn)解散前存入在pt沉積周期32或由于不穩(wěn)定性在銅納米線在解散模板在h3po433。然而,值得注意的是,陽極氧化鋁模板與其他的形狀的通道也可以用陽極處理制造。人們普遍認識到,孔隙尺寸和孔隙間的間距在陽極氧化鋁模板可調(diào)通過外

6、部可變電壓或穩(wěn)定電流密度下陽極氧化。例如,氧化鋁模板y分支34、35和多個分支36、37形成納米通道通過減少陽極氧化的電壓。另一方面,與周期性的鋸齒狀的氧化鋁層通道截面被成功合成了一種自發(fā)的兩步過程進行不斷的潛在60 v38。據(jù)李38,周期性的鋸齒狀的通道出現(xiàn)在第二次陽極處理由于進化的氧氣泡。一個新的溫和的陽極化方法合成周期性的鋸齒狀的納米通道,基于周期性變化的陽極氧化潛力被報道于王。39周期性調(diào)制孔隙直徑的氧化鋁模板沿孔軸合成通過結(jié)合ma和ha 流程在不同電位脈沖陽極處理,(40 - 42)。制造與先進的氧化鋁結(jié)構(gòu)孔隙調(diào)節(jié)。43、44開發(fā)了一種循環(huán)陽極處理,陽極氧化形式的周期波具有不同的形狀

7、振幅、周期及應用。在這項研究中我們描述一個合成金屬納米線的直徑調(diào)節(jié)基于陽極氧化鋁模板。我們的方法利用納米線直徑調(diào)制增長最近發(fā)展事件脈沖陽極氧化的鋁和制造先進的多孔模板與調(diào)制孔隙直徑。直徑的氧化鋁模板合成了調(diào)制脈沖陽極氧化,是機械中使用足夠穩(wěn)定,連續(xù)制造步驟。 圖2 典型的電流密度時間曲線記錄在脈沖陽極氧化的鋁與脈沖持續(xù)時間為0.5 s(a)和1.2s(b)。插圖:晶胞潛在的時間波形用于脈沖陽極氧化的鋁,ma和ha分別表示溫和的和硬的陽極處理 25 v和35 v。原理圖的氧化鋁層的孔隙直徑與調(diào)制脈沖陽極氧化形成的具有不同脈沖持續(xù)時間(c和d)圖像顯示的氧化鋁層橫截面視圖的準備產(chǎn)生的脈沖陽極處理在

8、0.3 m硫酸25 v(ma,tma = 3分鐘)和35 v(ha)與脈沖持續(xù)時間0.5 s(e)和1.2s(f)。為了更好的可視化ma段,樣品在0.52 m h3po4 蝕刻在45度下為20分鐘。2.實驗2.1 制備多孔模板 圖3 (a)低放大和(b)高倍率的橫斷面圖像的掃描電鏡的氧化鋁層通過脈沖陽極處理在0.3 m硫酸1度。每個周期包括脈沖25 v(tma = 180s）和ha脈沖35 v(tma= 0.7s)。為了更好的可視化,樣本是在0.52 m h3po4 中蝕刻在45度下為20分鐘。 多孔氧化鋁模板準備通過兩步陽極氧化的方法在0.3 m硫酸中溫度10.02 度，簡單地說,一個較高純

9、度鋁箔(99.999%)用乙醇和電拋光脫脂，電解法拋光在攪拌混合的高氯酸和乙醇(體積比1:4)不變的條件下處理3分鐘。電壓20 v 溫度10 度 .第一步陽極氧化進行了在25 v 電壓下反應16 h。生成的多孔氧化鋁層放在一個混合溶液中反應12h，混合溶液為6 wt % h3po4和1.8 wt % h2cr2o4反應溫度45度。然后一個脈沖陽極處理是由一系列的潛在應用包括一個輕度50脈沖(ma)(25 v為3分鐘)和硬陽極氧化(ha)脈沖(35 v0.5 - 1.5 s 或32v 2 s)。為了避免破裂的陽極氧化膜在第一次公頃脈沖,脈沖持續(xù)時間延長到60分鐘。所有進行陽極處理在0.1 dm3

10、聚四氟乙烯單元由一個強大的冷卻循環(huán)系統(tǒng)的攪拌。一個工作面積是0.95平方厘米的樣品。一個pt網(wǎng)格用作陰極和一兩個電極之間的距離約2厘米。電化學電池是與一個吉時利2430電源相連。2.2 合成的納米線 陽極氧化鋁膜用作模板來合成直徑調(diào)制和多孔金屬納米線由直流電化學沉積為了制造金屬化孔的氧化鋁膜,剩余的鋁襯底也被浸在溶液中含有0.1和6.1 m cucl2.2h2o鹽酸(圖.1b),氧化鋁阻擋層底部的孔是化學蝕刻掉在0.52 m h3po4溶液30度時為12分鐘(圖1 c)。在濺射的導電層、直流電鍍的銀、金、ag和鎳納米線陣列在室溫下進行。陽極氧化鋁膜作為工作電極和一個ag板作為一個反電極。納米線

11、的直徑調(diào)制和多孔au納米線準備根據(jù)方案呈現(xiàn)在圖中。實驗細節(jié)沉積金屬納米線被收集在表1。多孔ag納米線來源于由銀納米線在硝酸脫合金成分腐蝕集中在1 度下60分鐘(圖1)45。最后,陽極氧化鋁膜清洗用蒸餾水和溶解在1 m氫氧化鈉蝕刻溶液在45度下12 h(圖1 f和j)。由此產(chǎn)生的納米線陣列短暫在乙醇和沉積到碳涂層銅網(wǎng)格對tem分析2.3 表征 納米多孔陽極氧化鋁模板的形貌和能量色散x射線能譜(eds)進行利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡在連續(xù)黃金蒸發(fā)后。透射電鏡的納米線圖像被收集在透射電子顯微鏡上結(jié)果與討論脈沖陽極化鋁由交變溫和的陽極處理(ma)和硬陽極化(ha)序列。使用脈沖波形脈沖的持續(xù)時間與不同的

12、潛力可以定制有效的形狀和尺寸的孔在陽極氧化鋁(圖2)。 圖4 橫截面掃描電鏡圖像的孔隙通道后的氧化鋁(a)和(b)前蝕刻的氧化鋁和調(diào)制脈沖陽極氧化形成的孔隙直徑在0.3 m硫酸25 v(tma = 3分鐘)和35 v（tha=1.2 s(a)和(b)0.5s)。孔打開了在0.52 m h3po4 30度下 12分鐘的預先腐蝕進行了0.52 m h3po4在45度下為20分鐘 圖5 sem圖像的非納米線陣列切除后的氧化鋁模板由脈沖陽極處理哈脈沖持續(xù)時間的1 s及其譯譜(b)。tem圖像的非錳(c)和鎳(d)納米氧化鋁模板釋放由脈沖陽極處理(t= 1 s)顯示調(diào)制在孔隙直徑納米線的制造。直流進行了

13、電化學沉積。 典型的電流密度時間瞬態(tài)在脈沖陽極處理中進行記錄，0.3 m硫酸是呈現(xiàn)在圖。2 a和b不同脈沖持續(xù)時間。晶胞潛在的時間波形的示意圖的用于脈沖陽極氧化鋁如圖插圖。潛在的脈沖交替與步驟的高度和35 v 、25 v是溫和的和硬陽極處理 。ma的脈沖持續(xù)時間(tma)是180s持續(xù)時間。硬陽極處理脈沖變化在0.5s和2 s。當不再脈沖被應用,記錄電流密度較高的ha脈沖由于當?shù)貧鉁剌^高,可以達到在孔隙的底部。脈沖的持續(xù)時間變化的結(jié)構(gòu)大ha對多孔氧化鋁膜中形成脈沖陽極處理作為示意圖見圖2 c和d。非常短的ha脈沖(t= 0.5 s),稍擴大孔經(jīng)常沿身長度分配,區(qū)分d作為垂直的直線,是觀察到的氧

14、化鋁層(圖2 e)。ha脈沖通常是太短建立一個分離的厚陽極層用擴大孔徑。偶爾,顯著擴大孔處于完全分離公頃層也觀察到(圖2 c)。如果當沿著脈沖持續(xù)時間是使用(例如1.2s),陽極層生長在脈沖較厚和調(diào)制在孔隙直徑是清晰可見如圖2 f。一個復雜結(jié)構(gòu)的氧化鋁層厚度的ha立刻制服(非常薄和厚不同層)是ha 脈沖持續(xù)時間從0.5到1s形成(圖3)。 在截面,通過脈沖陽極處理的氧化鋁層生長與脈沖持續(xù)時間0.7s并沒有形成完全統(tǒng)一的ma和ha段。ma層的厚度幾乎是相同的所有應用ma脈沖。相反,ha層厚度大為不同,獨立于固定時間的ha脈沖。一些ha層厚和他們的厚度可以ha的厚度層,但其他公ma很薄?？磥?陽極

15、氧化膜系統(tǒng)不響應完全相同的對于每個應用潛在的脈沖。在示例中,當系統(tǒng)不響應應用潛在的脈沖,ha層表示只有一個線路斷面的氧化物結(jié)構(gòu)(圖3 b)。記錄的電流密度的短脈沖不僅是相關(guān)的ha與厚度的氧化層在ha增長。對于長脈沖持續(xù)時間(t1.2 s),厚度交替變換,相對均勻和不均勻ha和ma只是偶爾形成的氧化物結(jié)構(gòu)(圖2 f)圖4顯示了采用陽極氧化鋁層形成的觀點在1度下在0.3 m硫酸陽極化和一個潛在的脈沖波形差異25 v和35 v脈沖的持續(xù)時間是180s。為增長ma段脈沖1.2s(圖4 a)和0.5 s(圖4 b)是應用,分別?？梢钥吹綇膱D4,孔隙直徑在ha段遠遠高于觀察到ma段。在孔隙直徑的氧化鋁模板

16、是清晰可見。對陽極氧化鋁模板,用長長的公頃脈沖(t1.2 s)的周期性振蕩的孔隙直徑被觀察到。待添加的隱藏文字內(nèi)容2 陽極氧化鋁模板的捏造出來的脈沖陽極處理,被用于制造金屬納米線陣列。周期性的調(diào)制在孔隙直徑的氧化鋁模板允許制造形狀量身定制的納米線。機械穩(wěn)定性的通孔的氧化鋁模板準備與調(diào)制孔徑高的足以處理他們沒有嚴重的損傷。據(jù)我們所知,這是第一次當金屬納米線合成多孔陽極氧化鋁模板電化學沉積到合成脈沖陽極氧化的硫酸中。圖5顯示了一個典型的掃描電鏡圖像的非盟納米線陣列制備的直流電化學沉積的黃金通道內(nèi)的氧化鋁模板。的氧化鋁模板合成了脈沖陽極化與脈沖持續(xù)時間的1 s。在氧化鋁模板生長,陽極氧化潛力之間的定

17、期更換25 v和35 v,循環(huán)重復50次。在電化學沉積的金,納米線被釋放從多孔模板通過解散氧化鋁矩陣在氫氧化鈉溶液。 eds的光譜(圖5 b)證實的化學成分合成的納米線。圖5 c顯示了透射電子顯微鏡(tem)圖像與標記的納米線直徑兩(ma和ha)段。ma的直徑和ha納米線段略高于中所觀察到的氧化鋁層(與圖4)。這種擴大的氧化鋁的渠道是由于化學腐蝕的陽極氧化鋁模板在孔隙通道在0.52 mh3po4。金納米線的合成呈現(xiàn)在圖5 c展覽長段對于較大和較小的納米線的直徑。相反,au納米線(圖5)和鎳納米線(圖5 d)制造在類似的氧化鋁模板(t= 1 s)具有非常短。正如前面提到的,陽極氧化的反應系統(tǒng)復雜

18、,ha脈沖短于1.2s和不均勻的氧化鋁結(jié)構(gòu)往往是形成。如果當不再均勻脈沖陽極處理(t1.2 s),長度基本一致的ha和ma段是觀察到納米線合成(圖6) 與不同的納米線交替段直徑中清晰可見的tem和sem圖像和ag納米線合成電化學填充孔的陽極氧化鋁模板。氧化鋁模板的制備鎳納米線的是由脈沖陽極處理25 v / 35 v脈沖序列和ha脈沖持續(xù)時間(1.5秒)。ag納米線(圖6 b),連孔內(nèi)的乙二醇的氧化鋁模板由脈沖陽極化與ma和ha序列潛在介于25 v和32 v,分別。脈沖的持續(xù)時間是2s。尺寸的納米線形成完全取決于陽極氧化鋁模板的尺寸內(nèi)通道。在納米線的詳細檢查,發(fā)現(xiàn)他們有一個表面光滑和均勻的直徑在

19、某些ha和ma段(如銀納米線在圖5 c)。此外,eds的光譜形狀定制ag納米線在圖6c中顯示。除了金屬納米線,納米線是制造的ag合金陽極氧化鋁模板的納米孔內(nèi)形成脈沖陽極處理。使用的潛在波形差異25 v和35 v .圖7顯示了合成納米線直徑調(diào)制ag在多孔模板與不同脈沖持續(xù)時間如前所示,簡稱ma脈沖不均勻的長度的ha段中可觀察到ag au納米線(圖7)。和非周期變化的ha的納米線的直徑在納米線長度是在透射電鏡觀察納米線形成的ag盟在模板與ha脈沖持續(xù)時間0.5s。晶體結(jié)構(gòu)的納米線形成ag合金經(jīng)他們的電子衍射模式(圖7 b)。衍射峰可以被索引到衍射從(111)、(200)、(220)和(311)面心

20、立方(fcc)銀)46。衍射模式是由銀由于這樣的事實,即形成納米線的組成是ag au (圖7 d)。一個重要的步驟在定期的可控合成納米線直徑調(diào)制ag是通過延長ma陽極氧化脈沖1.5 s(圖7 c)。可以看到從sem圖像,ag納米線有長度基本一致的部分較低和較高的納米線直徑(ma和ha段)。eds的頻譜的ag au納米線,顯示在圖7 d,證實他們的成分。通過選擇性脫合金成分腐蝕銀納米線的裝配式ag,我們證明它有能力創(chuàng)建形狀量身定制的多孔金納米線的直徑和與段不同長度。一個典型的透射電子顯微鏡顯微照片納米線的納米多孔呈現(xiàn)在圖8。 圖6 tem圖像的鎳納米線(b)和sem圖像的ag納米線(b)釋放由脈沖陽極處理的氧化鋁模板顯示振動孔隙直徑作為結(jié)果現(xiàn)有ha和ma在氧化鋁模板。陽極氧化鋁模板形成的由脈沖陽極處理脈沖35 v(t= 1.5 s)和32 v(t= 2 s)鎳和ag模板。eds的頻譜的ag納米線(c)。在電沉積電流密度的應用是3毫安每