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在纳米科技中,为了研究纳米阵列结构的性能,有必要找到一种方便的方法。依靠纳米孔洞组成的纳米有序阵列体系的模板来制备纳米材料是获得一维纳米管或线及纳米有序阵列体系的有效办法。通过特定的方法将材料沉积到具有周期排列微孔的模板内,依靠模板孔道的定型,形成纳米结构。其优点为可通过改变模板结构和沉积工艺参数来控制形成的纳米颗粒的大小、长度和阵列结构,从而获得在纳米科技研究和其他应用中所需要的有序纳米阵列材料。这类模板中一类重要的是阳极氧化铝模板,它具有特殊的孔道结构,良好的一维孔道准直性,加之结构参数如孔径、孔密度、厚度可以通过电化学手段方便的加以调节,使其在模板法制备纳米材料的方式中有广泛的应用,针对纳米氧化铝材料的制备和性能研究各种研究机构已经开展了大量的工作。
此外氧化铝本身就是一类具有重要商业价值的材料,它的化学性能稳定,同时拥有优秀的光、热学特性。当氧化铝材料尺寸降到纳米量级的时候,由于尺寸效应的显现,它进一步表现出了各种优异的性质。从而被广泛应用于石油加工,制药工业,复合材料制造,化肥工业,环境保护等领域。勃姆石材料是制备纳米氧化铝结构的一种重要的前驱物,所以寻找一种低成本、高效地合成勃姆石材料的工艺是非常有意义的。
本论文主要工作为:
(1) AAO模板的制备基于模板法制备纳米材料,首先必须获得符合实验需要的模板。为此,设计了一套方便的制备流程,并摸索出了针对制备实验所需AAO的恰当反应条件。另外在文章中还对AAO制备中的相关问题做了一些研究,并提出了自己的分析。
(2) 使用AAO制备金属纳米线及相关异质结,并对产品的一些特殊性能进行了表征在这一部分中首先设计了一套简便而高效率的电沉积制备纳米金属线及阳极氧化制金属化合物的设备。通过这套体系制备了高品质的纳米金属线和纳米金属硫化物线,对产物的形貌和特性进行了仔细分析。然后利用沉积在AAO中的纳米金属线作为催化剂,运用 CVD (气相沉积)成功的制备出金属线——碳管异质结。最后针对所制备的金属纳米线及金属——碳管异质结做了相应的电学测量。
(3) 发明了一种制备Boehmite纳米材料的全新方法。
使用高纯度高纯铝箔作为初始原料,以多孔阳极氧化铝薄膜为中间产物,通过对多孔阳极氧化铝薄膜进行水热反应的方法制备出了勃姆石 ( Boehmite;γ-AlOOH;Orthorhombic)纳米结构,产物的特征长度为在几十纳米,直径为纳米量级。与已有的其他方法相比,在实验过程中引入的杂质元素较少,确保了产物的纯度。