一維納米材料的電化學(xué)模板法制備與表征.pdf

1、該學(xué)位論文在大量檢索、整理、綜合分析文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,研究了以陽極氧化鋁(Anodic Aluminum Oxide,AAO)膜為模板的一維納米材料的電化學(xué)沉積制備方法;制備了納米線、納米管和納米帶,分別進(jìn)行了表征;并對電化學(xué)模板法制備金屬納米線的理論進(jìn)行了初步探討.1.納米線 用電化學(xué)模板法制備了金屬Pt、Ag、Ni、Ru以及Pt-Ru合金、Pt-WO<,3>納米線,并利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線能量色散

2、分析(EDAX)等手段對其微觀形貌、元素組成、晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征.通過循環(huán)伏安的方法,在K<,2>PtCl<,6>和RuCl<,3>的混合電解液中首次制備出了Pt-Ru合金納米線.所得納米線直徑約為20 nm,相互之間在垂直于模板基底的方向上平行排列,呈高度有序狀態(tài).納米線具有多晶結(jié)構(gòu),Pt、Ru原子比約為5:1.所制備的大面積納米線有序陣列有可能用作直接甲醇燃料電池的電催化劑.采用恒電勢共沉積的方法首次制備了Pt-WO<,3>納米線有

3、序陣列.所得納米線呈直立狀態(tài),直徑約為50 nm.納米線中Pt、W的重量比為19.6:1,原子比為18.5:1,比值較大.這可能是由不同體積的離子向納米孔中擴(kuò)散的速率不同造成的.結(jié)果表明,電化學(xué)模板法在制備納米線方面具有簡單易行、普遍適用的特點(diǎn).2.納米管 利用電化學(xué)模板法通過適當(dāng)控制電沉積時(shí)的電流密度和沉積時(shí)間,首次在未經(jīng)任何化學(xué)修飾的AAO模板孔中成功制備了Pt納米管,用SEM、TEM、EDAX、X射線衍射(XRD)進(jìn)行了表征.鉑納

4、米管的外徑約為300 nm,與AAO模板孔洞的尺寸相符,內(nèi)徑從0到200 nm不等,大部分納米管的內(nèi)徑在100~200 nm之間.納米管具有面心立方多晶結(jié)構(gòu),相互之間平行排列.我們所采用的這種方法的關(guān)鍵之處在于利用在AAO膜的一面蒸鍍銀導(dǎo)電基底時(shí),在Al<,2>O<,3>/Ag模板的納米孔洞底部所形成的納米銀環(huán)作為納米管的生長基底.影響因素還可能有A1<,2>O<,3>/Ag模板孔的孔壁與金屬離子的相互作用和沉積電流的大小.由于多孔陽極

5、氧化鋁模板的孔壁不需進(jìn)行化學(xué)修飾,因而這種方法比預(yù)先對模板孔壁進(jìn)行化學(xué)修飾預(yù)固"分子錨"的方法更為簡單易行.3.納米帶 首次發(fā)現(xiàn)金能夠在氧化鋁模板的孔中形成帶狀結(jié)構(gòu).這是以具有一維納米孔道結(jié)構(gòu)的厚膜為模板的電化學(xué)沉積法能夠制備的除納米線、納米管之外的第三種一維納米材料-納米帶.納米帶帶寬為1μm左右,約等于模板孔徑(300nm)的周長.納米帶的成因可能也是鍍有銀基底的氧化鋁模板(A1<,2>O<,3>/Ag)底部的納米環(huán)陣列電極的作用.