多孔阳极氧化铝模板与镍纳米线组装体系的分析

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1、多孔阳极氧化铝模板与镶纳米线组装体系的研究0前言目前，多孔阳极氧化铝膜的功能化应用已成为国内外研究的热点。阳极氧化铝膜朝功能化应用研究主要有以下两个方面：一方面是利用它的多孔结构，研制新型的超精密分离膜；另一方面是在其纳米级微孔中沉积各种性质不同的物质如金属、半导体、高分子材料等，来制备新型的功能材料。AAO样模法是利用多孔氧化铝膜(AAO)作为模板，在其纳米孔中沉积各种金属、半导体或高分子材料。该方法制备出的纳米线阵列在磁学方面由于铁磁性纳米线阵列具有显著的磁单畴特性，可作为高密度有序磁存储介质，用来制备超高密度磁存储器。在光学方面，金属纳米线

2、与A1：0，膜的组装体系不仅具有光吸收性能，可用来制备不同色调的装饰性薄膜和可见光区对某一波段电磁波吸收材料，而且具有偏光性能，可作为棱镜使用。以多孔阳极氧化铝为模板，向其纳米微孔中电沉积镍、金等金属微粒，可制各出高性能的金属纳米线电极。这种电极不仅可用作二次电池的电极，而且可提高电极的电催化活，畦。此外该方法所制备出的纳米线阵列与AAO模板的组装体系在光电元件、蓄电池、气体和湿度传感器等方面都有应用。由于AAO样模法制备纳米线阵列是上世纪九十年代国际才开始采用的一种方法，目前还处于刚刚起步阶段。其研究重点也都放在所制各纳米线阵列的功能特性的研究

3、上。对电沉积过程的制各条件及其在制备过程中影响因素研究较少，而且对纳米线的形成机理也没有明确的解释。本论文是采用AA0样模法在AAO模板上电沉积镍金属微粒，从而制备镍纳米线与AAO模板构成的组装体系。对AAO模板和镍纳米线的尺寸、形态和组分进行了表征，对制备过程中的影响因素进行考察，为一维纳米线阵列的制备和今后工业化提供一定的理论依据。此外在功能化应用方面检测了组装体系的光吸收性能。1文献综述多孔阳极氧化铝膜是一种比较典型的无机膜材料，由于它的孔密度高，排列均匀，微孔具有纳米级别，可灵活调节孔径、膜厚等特点，被用制备纳米结构材料，该方法制各的纳米

4、材料在光、电、磁等方面均有广泛的应用。AA0是阳极氧化铝膜的英文简称(anodic砒umm哦oxide)。1．1纳米结构体系特点及其制备方法1．1．1纳米结构体系的分类纳米是英文“nanometer”的译名，是几何尺寸的度量单位。一纳米为十亿分之一米(inln=IOA=10。111)。纳米结构材料一般称纳米材料，是指纳米粒子与纳米固体纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造一种新的体系，它包括一维、二维、三维体系。这些物质单元包括纳米微粒、稳定的团簇或人造原子、纳米管、纳米棒、纳米丝以及纳米尺寸的孔洞。纳米结构体系是当前纳米材料

5、领域派生出来的含有丰富的科学内涵一个重要的分支学科。纳米结构组装体系，大致可分为两类：一是人工纳米结构组装体系；二是纳米结构自组装体系和分子自组装体系。人工纳米结构组装体系，按人类的意志，利用物理和化学的方法人工地将纳米尺度的物质单元组装、排列构成一维、二维和三维的纳米结构体系，包括纳米有序阵列体系和介孔复合体系等。纳米结构的自组装体系是指通过弱的和较小方向性的非共价键，如氢键、范德瓦耳斯键和弱的离子链协同作用把原子、离子或分子连接在一起构筑成一个纳米结构或纳米结构的花样。分子自组装指分子与分子在平衡条件下，依赖分子间非共价键力自发地结合成稳定的

6、分子聚集体(aggregate)的过程．营造分子自组装体系主要划分成3个层次：第一，通过有序的共价键，结合成结构复杂的、完整的中间分子体；第二，由中间分子体通过弱的氢键、范德瓦耳斯力及其他非共价键的协同作用，形成结构稳定的大的分子聚集体：第三，由一个或几个分子聚集体作为结构单元，多次重复自组织排成纳米结构体系。11．2纳米结构的特性纳米结构由于它具有纳米微粒的特性“““1，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等特点，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，如量子藕合效应和协同效应等。其次，这种纳米结构体系很容易通过外场(电、磁、光)实现对其性能的控制

7、，这就是纳米超微型器件的设计基础，从这个意义上来说，纳米结构体系是一个科学内涵与纳米材料尚存在既有联系，又有一定差异的一个新范畴，目前的文献上已出现把纳米结构体系与纳米材料并列起来的提法，也有人从广义上把纳米结构体系也归结为纳米材料的一个特殊分支。纳米结构自装和分子自组装体系是物理学、化学、生物学、材料科学在纳米尺度交叉而衍生出来的新的学科领域，它为新材料的合成带来了新的机遇，也为新物理和新化学的研究提供了新的研究对象，是极细微尺度物理和化学很有生命力的前沿研究多孔阳极氧化铝楼板与镰纳米线组装体系的研究方向，更重要的是纳米结构的自组装和分子自组装

8、体系是下一代纳米结构器件的基础。所合成出来的纳米结构自组装体系本身就是极细微尺度的微小器件。1．表面效应球形颗粒的表面积与直径的平方成正