金属镍催化钨纳米线的制备与其生长机理分析

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1、‘～’目型摘要一维钨纳米材料兼具了一维纳米材料及钨材料本身的优异性能，被赋予了许多新奇的性能，但山于钨的超高熔点及超低蒸汽压，使其对应的一维纳米材料很难采用常规制各方法获得。目前制箭钨纳米线的方法大多工序繁杂、反应条件苛刻、生产成本高、可控性差，从而限制了钨纳米线的批量化制各及规模化应用。因此寻求一种简单、稳定、低成本、高可控性、高产量的一维钨纳米材{-：tN备方法成为研究的热点。本论文采用镍纳米颗粒作为催化剂，分别在石英基片及钨基片表面基于不同的催化机理催化制各了大量直径分布均匀，长径比高的单晶钨纳米线，并探讨了钨纳米

2、线的催化生长机理，得出的主要结论如下：(1)通过化学法在石英基片表面制各得大量粒径介于40～120nm之间、球化度高、分散均匀，且不存在颗粒团聚现象的金属镍纳米颗粒。将其作为催化剂，w03粉末作为前驱体，在较低的温度下(850。c)于石英基片上可合成出大量钨纳米线；(2)石英基片表面合成的钨纳米线为单晶结构，直径介于40～120nm，长度为1～15pm，沿<110>方向生长，具有体心立方(BCC)结构。在其生长过程中，金属镍起到了顶端催化作用，催化机制为气一固一固(v-s—s1机制。金属镍顶端催化钨纳米线生长的最适宜温度

3、在850。C左右，过高或过低的温度均不能稳定地实现金属镍催化钨纳米线的形核与生氏。随着保温时问的延长，钨纳米线长度会增加，但受镍纳米颗粒尺寸的限制，钨纳米线的线符：并无变化。(3)通过磁控溅射的方法，在钨基片表面镀覆层镍膜后退火处理，得到大量分散性良好、粒径分布较为均匀(50～180nm)的镍纳米颗粒。将其作为催化剂，wo，粉末作为前驱体，在950。C的温度下于钨基片表面制各得大量钨纳米线；(4)钨基片表面合成的钨纳米线直径平均约150nm，长度平均约15um，为单晶结构，沿<100>方向生K，具有体心立方(Bcc)结构

4、。在其生长过程中，金属镍起到¨蘸端催化作_

5、

6、j，生成钨纳米线的尺寸域E二，．Z。!Z摘要与镍纳米颗粒的尺寸能较好地吻合，金属镍底端催化钨纳米线生氏的最佳温度在950。C左右。生长初期，钨纳米线顶端为四个(211)面，随着保温时间的延长，这四个面逐渐向拥有更低品而能的(I10)面进行转变，这一转变符合最小表面能的原则。关键词：钨，镍，纳米线，纳米颗粒，金属催化，生长机理ABSTRACTOne。dimensionaltungstennanomateriaIcombinedtheexcellentpropel'tiesofo

7、ne—dimensionalnanomaterialandmetallictungstenitselCthus，itwasendowedwithmanynewpropertiesDuetotheultrahighmehingpointandultralowsteampressureoftungsten，one—dilnensionaltungstennanomaterialisverydifficutttobesynthesizedbytheconventionalpreparationmethodsAtpresent，

8、Mostofthemethodsusedinpreparingtungstennanowireareofmultifariousprocess，harshreactionconditions，highproductioncosts，lowcontrollability，limitingthelarge’quantitiespreparationandlarge—scaleapplicationoftungstennanowireTherefore，seekingasimple，stable，lowcostandwellc

9、ontrollablemethodtosynthesizeone．dimensionaltungstennanomateriaIbecomestheresearchfocusInthisthesis，large-quantitiesofsingle-crystaltungstennanowireswithnickelnanoparticlesascatalysthavebeensynthesizedonthequartzandtungstensubstraterespectivelybasedondifferentcat

10、alyticmechanism，themainconclusionsobtainedasfollows：f1、Nikelnanopanicleswithdiametersof40-120nmonthequartzsubstrateshavebeenpreparedbychemicalmethodThenikelnan