金屬及氧化物納米線模板合成及應(yīng)用研究.pdf

1、一維納米材料具有一些新奇的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)和化學(xué)性質(zhì)。在太陽能電池、傳感器、催化劑、吸附劑和選擇分離等諸多重要技術(shù)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。因此，一維納米材料的制備方法一直受到人們的廣泛關(guān)注，也是納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。多孔陽極氧化鋁不僅制備工藝簡單，而且得到的多孔陽極氧化鋁膜具有孔徑分布均勻、孔密度高、空洞之間互相不連通，取向一致的特點，并且可根據(jù)實際需要調(diào)控孔徑大小，是作為模板的良好選擇之一。近年來，以多孔陽極氧化鋁為模板合成

2、一維納米結(jié)構(gòu)材料受到了人們的關(guān)注，獲得了深入地研究。本論文以多孔陽極氧化鋁為模板，用比較簡單有效的方法制備出了幾種材料的納米線，并對它們的形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)進行了表征。同時，還對銀納米線陣列電極的電化學(xué)性能進行了初步研究。 本論文主要由以下四部分組成：1.多孔陽極氧化鋁的制備和表征高度有序的納米孔洞模板是制備納米線陣列的基礎(chǔ)。本文詳細研究了高度有序的多孔陽極氧化鋁模板的制備工藝。通過二步陽極氧化法、一步陽極氧化法分別在草酸溶液

3、和磷酸溶液中對鋁箔進行氧化得到不同孔徑的多孔氧化鋁模板。采用原子力顯微鏡(AFM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和X射線電子衍射(XRD)對陽極氧化膜納米孔的形貌和結(jié)構(gòu)進行表征。結(jié)果表明，在適當濃度的草酸溶液中，所得多孔陽極氧化鋁模板，其納米微孔分布較均勻，垂直于表面且彼此分立而平行，孔徑均勻約為60nm，孔密度約為1.1×1010個/cm2；而在磷酸溶液中，所得多孔陽極氧化鋁模板，其納米微孔分布均勻度較差，孔徑較

4、均勻，平均約為120nm。這些特性表明，在草酸電解液中，通過控制電壓所得多孔陽極氧化鋁是一種很好的制備有序納米線陣列的模板材料。 2.模板法合成Ag納米線陣列金屬Ag具有良好的導(dǎo)電性和傳熱性，并且對一些化學(xué)反應(yīng)有顯著的催化作用，其一維納米材料有望在制作微型器件的功能元件和連接元件等方面有廣闊的應(yīng)用前景，同時由于其特殊的形貌和表面性質(zhì)，使它們在電化學(xué)和催化方面的應(yīng)用也倍受關(guān)注。 以多孔陽極氧化鋁為模板，用乙二醇作為還原劑，

5、通過條件控制將Ag+在模板的納米孔道內(nèi)還原并進行限域生長，制得了無缺陷Ag納米線。用X射線衍射光譜(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)等檢測手段對產(chǎn)物進行表征，結(jié)果表明，所得Ag納米線具有面心立方的晶體結(jié)構(gòu)，納米線陣列排列整齊，長度可達10μm，單體納米線的直徑大約為60nm。 3.Ag納米線陣列電極的組裝及其電催化活性借助多孔陽極氧化鋁模板自身高度有序的特征，利用無電沉積法將Ag沉積到模板孔洞內(nèi)，制備

6、了Ag納米線陣列，再將Ag納米線陣列組裝到導(dǎo)電基體，得到了Ag納米線陣列電極，并將Ag納米線陣列電極作為工作電極，用循環(huán)伏安法測定了其的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，所制Ag納米線陣列電極對亞甲基蘭有很好的電催化活性。 4.模板法合成Sr2CeO4納米線陣列以多孔陽極氧化鋁為模板，采用逆向遷移技術(shù)，在模板的納米孔道內(nèi)反應(yīng)形成一維納米結(jié)構(gòu)前驅(qū)體，再經(jīng)后續(xù)處理，制得了Sr2CeO4納米線。通過X射線衍射光譜(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM