以多孔氧化铝为模板的低维纳米材料阵列的合成

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氧化铝模板由于其纳米孔洞的可控制性、热稳定性和便宜易得等优点在有序纳米线、纳米管等一维材料的制备和纳米器件的研制领域有着广泛的应用。本文中我们在多孔氧化铝模板的基础上进行低维纳米结构的合成,实验中利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及扫描电镜(SEM)对产物的结构和形貌进行了表征、分析,并且对形成机理做了一定的探讨,同时探索了利用氧化铝模板合成纳米材料的新方法。 下面简要的介绍一下本论文工作的主要内容和结果: 1.多孔氧化铝模板制备了的氧化铝有序孔洞阵列模板,讨论了制备氧化铝模板的主要影响因素和模板的光吸收特性。对有序孔洞阵列体系的形成原因进行了初步探讨,同时我们从结晶学角度也提出了一个形成机理的解释。 2.水热合成硫化锰纳米阵列体系在水热合成条件下,通过作为硫源的硫脲均相地释放S<2->,从而在模板表面一致地生成MnS的低维纳米结构。发现模板表面生成了硫化锰纳米棒阵列,且尺度分布狭窄,覆盖区域大。我们通过改变反应环境、工艺条件得到了不同维度和形貌的阵列体系。我们对产物的形成机理进行了探讨,认为氧化铝模板在阵列的形成上起着至关重要的作用,而水热环境主要决定了产物的维度和形貌,即产物主要是由氧化铝模板和反应环境协同作用的结果。我们称该方法为水热模板法,并且认为它可以应用到其它半导体材料的纳米结构的制备。 3.水热合成硫化锌纳米棒阵列它就是工作2的扩展,印证了水热模板法可以作为一种半导体材料纳米结构制备的普适方法的想法。采取和2中同样的合成策略,利用模板水热法在氧化铝模板表面制得了ZnS的纳米棒阵列。发现纳米棒的直径高度均一,但是长度较小。认为其形成机制和2中的基本上是相同的。 4.利用氧化铝模板合成的氧化铝纳米线、纳米管探索了利用氧化铝模板合成纳米材料的新方法。氧化铝模板经过简单的超声处理,得到了氧化铝的纳米线和纳米管,认为产物是非晶的结构。同时我们对纳米线和纳米管的形成机制进行了探讨,认为这里的纳米结构的形成原因可以从机械力学的原理得到解释。这样我们就可以控制地得到不同尺寸的氧化铝纳米线和纳米管。最后给出了一个合成纳米电缆结构的设想的实验方法。
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