钴基表面纳米针阵列材料的制备与表征

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1、上海交通大学硕士论文摘要钴基表面纳米针阵列材料的制备与表征摘要随着纳米科技的发展，有序结构的纳米材料越来越受到重视。其中表面纳米阵列材料，由于其比表面积大、化学活性高，并具有特殊的纳米结构，在光漫散射、磁性能等方面表现出良好的功能特性，已成为当今研究热点。但目前制备这种材料的方法有限，且多为AAO模板法、LIGA光刻法等，设备昂贵，工艺复杂，加工尺寸有限，难于实现大规模生产。为此，我们提出了一种工艺简单、成本低廉的理想制备方法——定向电结晶法。本论文系统研究了定向电结晶法制备钴基表面纳米针阵列结构材料的工艺

2、，探讨了采用无机及有机两种结晶调整剂体系制备纳米针阵列材料的可能性，并结合X射线衍射，透射电镜，扫描电镜和电化学分析等方法，详细研究了纳米针阵列结构、形貌与制备参数的关系。提出了定向电结晶法制备表面纳米针阵列的电化学机理。通过以上系统研究获得如下结论：1、利用定向电结晶法，研究了无机体系钴基表面纳米针阵列结构材料的制备工艺。研究表明，溶液温度、结晶调整剂浓度对钴基表面纳米针阵列的形成影响最大。一定的电沉积条件下，可以获得均匀的表面纳米针阵列结构，针锥底部直径大约在200nm，针高约700nm。2、利用定向电

3、结晶法，研究了五种有机物对钴基电沉积层表面形貌的影响，找出适合制备钴基表面纳米针阵列结构材料的有机结晶调整上海交通大学硕士论文摘要剂，其最佳制备工艺条件为：结晶调整剂浓度50g/l，溶液温度45-255℃，溶液pH值为4.0，电流密度为10.0A/dm。同时，利用电化学测试初步分析了有机结晶调整剂对纳米针阵列结构形成的作用。3、利用X射线衍射，扫描电镜，透射电镜和电化学分析等测试方法，对钴基表面纳米针阵列结构的形成机理作了初步研究。结果表明，+定向电结晶过程经历了瞬时形核，随后由于NH4的存在、并在结晶调整

4、剂的作用下，附着在初始晶核某些晶面上，促使晶粒沿(110)方向择优生长，最终形成纳米针阵列结构。以上研究对今后电化学制备钴基表面纳米材料的开发利用奠定了基础。关键词：钴基表面纳米针阵列，定向电结晶法，添加剂，形核机理上海交通大学硕士论文ABSTRACTPREPARATIONANDCHARACTERISTICOFCOBALTNANOCONESARRAYSABSTRACTWiththenanotechnologydeveloping,3Dnonstructuralmaterialsbecomemoreattra

5、ctive.Especially,thenanoconesarraysmaterialshavebecomehot-spot,fortheirspecialcharacteristic,suchasthelargesurfacearea,highsensitivitytoelectrochemistry,goodlightdiffusionandoutstandingmagneticproperties.Nowadays,mostmetalnanoconesarraysmaterialsarefabrica

6、tedbyAAOtemplate-basedmethodandLIGAphotolithography,whicharecomplicatedandthemanufacturingcostishigh.What’smore,thedimensionofthestructureislimitedtotheavailabletemplates.Here,weintroduceanovelfabricatingmethod,whichnameddirectionalelectrodepositing(DEP)is

7、simpleandeasyforapplication.Thismethodisconsideredasanidealtomanufacturemetalnanoconesarraysmaterials.Thetaskofthisthesisisstudiedaroundthetargetoffabricatingcobaltnanoconesarraysmaterials.Basedonthetraditionalelectrodepositing,theauthordevelopedthisnovelm

8、ethodofDEPtopreparethecobaltnanoconesarrayswithouttemplate.ThestructureoftheproductswassubjecttoextensivestructuralcharacterizationbyX-raydiffraction(XRD),transmissionelectronmicroscope(TEM)andfield-emittings