金屬鎳催化鎢納米線的制備及其生長機(jī)理研究.pdf

1、一維鎢納米材料兼具了一維納米材料及鎢材料本身的優(yōu)異性能，被賦予了許多新奇的性能，但由于鎢的超高熔點(diǎn)及超低蒸汽壓，使其對應(yīng)的一維納米材料很難采用常規(guī)制備方法獲得。目前制備鎢納米線的方法大多工序繁雜、反應(yīng)條件苛刻、生產(chǎn)成本高、可控性差，從而限制了鎢納米線的批量化制備及規(guī)?；瘧?yīng)用。因此尋求一種簡單、穩(wěn)定、低成本、高可控性、高產(chǎn)量的一維鎢納米材料制備方法成為研究的熱點(diǎn)。本論文采用鎳納米顆粒作為催化劑，分別在石英基片及鎢基片表面基于不同的催化機(jī)理

2、催化制備了大量直徑分布均勻，長徑比高的單晶鎢納米線，并探討了鎢納米線的催化生長機(jī)理，得出的主要結(jié)論如下:
　　 (1)通過化學(xué)法在石英基片表面制備得大量粒徑介于40～120nm之間、球化度高、分散均勻，且不存在顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象的金屬鎳納米顆粒。將其作為催化劑，WO3粉末作為前驅(qū)體，在較低的溫度下(850℃)于石英基片上可合成出大量鎢納米線;
　　 (2)石英基片表面合成的鎢納米線為單晶結(jié)構(gòu)，直徑介于40～120nm，長度為1

3、～15μm，沿<110>方向生長，具有體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)。在其生長過程中，金屬鎳起到了頂端催化作用，催化機(jī)制為氣-固-固(V-S-S)機(jī)制。金屬鎳頂端催化鎢納米線生長的最適宜溫度在850℃左右，過高或過低的溫度均不能穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)金屬鎳催化鎢納米線的形核與生長。隨著保溫時(shí)間的延長，鎢納米線長度會增加，但受鎳納米顆粒尺寸的限制，鎢納米線的線徑并無變化。
　　 (3)通過磁控濺射的方法，在鎢基片表面鍍覆一層鎳膜后退火處理，得到大量分

4、散性良好、粒徑分布較為均勻(50～180nm)的鎳納米顆粒。將其作為催化劑，WO3粉末作為前驅(qū)體，在950℃的溫度下于鎢基片表面制備得大量鎢納米線;
　　 (4)鎢基片表面合成的鎢納米線直徑平均約150nm，長度平均約15μm，為單晶結(jié)構(gòu)，沿<100>方向生長，具有體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)。在其生長過程中，金屬鎳起到了底端催化作用，生成鎢納米線的尺寸與鎳納米顆粒的尺寸能較好地吻合，金屬鎳底端催化鎢納米線生長的最佳溫度在950℃左右