Gd-Co纳米线/管阵列的电化学制备及其形貌和性能表征

来源 :内蒙古大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lhcming
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由于纳米管和纳米线具有结构和性能的特殊性,近年来它已逐渐成为材料、化学、电子等学科领域里的重要研究对象。而纳米管和纳米线独特的结构,使它们的可控制备增加难度,并且对其性能的研究也比较困难。由于阳极氧化铝模板(AAO)具有高度有序的孔道、制作简便、成本低廉的优点而被广泛应用于科学研究中。作为一种快速、可操作性强、高能效、易重复的合成方法,电化学沉积法以其独特的优点成为制备纳米材料的一种有效途径,在纳米材料的制备方面具有广泛的应用前景。本论文中,我们运用直流电化学沉积法以阳极氧化铝膜作为模板,制备出直径和长度均匀的Gd-Co纳米管和纳米线。然后利用SEM和TEM来观察纳米线/管的形貌并测量其几何尺度。使用EDX来测量Gd-Co纳米线和纳米管中各元素的相对含量,通过XRD及SEAD来确定Gd-Co纳米线和纳米管的晶体结构。最后,通过综合物性测量系统(PPMS)在常温下对各种条件下制得的纳米管和纳米线的磁性能进行测试并做详细的分析。实验中,采用两次阳极氧化法制备了氧化铝模板。通过控制氧化液的种类和浓度、一次氧化时间、扩孔时间等可以控制模板孔径大小。通过二次氧化时间来改变模板的厚度,二次氧化时间越长模板越厚。本文中分别利用自制模板和商业模板成功制得Gd-Co纳米管和纳米线,其多为管线混合结构。通过改变模板孔径、沉积液浓度及沉积电压,发现模板孔径越小、沉积液浓度大越容易成实心线状结构,模板孔径越大、沉积液浓度小越容易成空心线状结构。EDS分析确定纳米线/管是由Gd和Co组成。通过XRD和TEM测量说明退火前的纳米线/管为非晶结构,经退火后重新结晶形成多晶结构。通过磁性能的测量表明,Gd-Co纳米管随沉积电压降低其易磁化轴由平行于纳米管方向翻转为垂直于纳米管。这是因为随着沉积电位降低,沉积速率增大,沉积相同时间纳米管长度变大,同时强磁性元素Gd的含量增加,因此Gd-Co纳米管间的静磁耦合作用能增加,从而使形状各向异性起决定作用逐渐转变为静磁耦合作用起决定作用。退火后的纳米管被晶化,磁性能提高。而且随着退火温度增高,矫顽力、饱和磁化强度均变大。
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