co纳米薄膜制备、结构表征及其特殊红外性能的研究

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1、摘要纳米结构薄膜由于量子尺寸效应、表面效应、介电局域效应及其他特殊效应，具有小同于块体材料的光、电、热、磁、力等方面的特殊性能，得到多个学科领域的极大兴趣和广泛关注。纳米结构薄膜还具有制各简单、高催化活性和低消耗等优点，在防腐、催化、燃料电池及光化学等领域得到广泛的研究和应用。钻是一种重要的过渡金属，被广泛应用于催化和磁性记录材料。纳米Co薄膜往往具有特殊的磁性如巨磁致阻效应(GMR)、超顺磁性、高矫顽力、强各向异性和高存储密度，因此在电、磁、电子、机械和医疗等多种领域得到广泛的研究和应用。将本研究小组首次发现的异常红外效应(

2、AIREs)的研究拓展到Fe族金属Co将有助于深入认识AIREs本质，从而进一步发展相关的基础研究。本论文运用循环伏安法在玻碳基底上电沉积制备纳米结构Co薄膜(nm-Co／GC(n))，通过改变电位循环扫描的周数／-／控制薄膜厚度和结构。用电化学原位STM跟踪纳米Co薄膜的生长并结合SEM研究其表面结构，发现纳米Co薄膜均由纳米Co粒子组成，随着电沉积周数．r／的增加，薄膜的厚度增加，纳米粒子尺寸增大，薄膜中的粒子由带须状变为多形无规则，最后转化为较平滑规则的六边形纳米片。以CO为分子探针结合原位红外光谱系统深入地研究了其特殊

3、的红外性能，取得了蛆下重要结果：(1)由带须状纳米co粒子组成的nm．Co／GC(1，2)电极，具有异常红外效应，最大增强因子达26．2：(2)由多种形状不规则的纳米Co粒子组成的iral．Co／GC(4，8，16)电极，给出左低右高的类Fano双极红外谱峰；(3)由六边形纳米片组成的nm-Co／OC(30)电极，其红外特征表现为表面增强红外吸收。本论文的研究结果对深入认识金属纳米薄膜材料的特殊性质，揭示纳米结构薄膜材料特殊红外性能的本质和规律具有重要的意义。关键词：纳米Co薄膜；原位STM；特殊红外性能AbstractNan

4、ostmcturedthinfilmmaterialsattracted，inrecentyears，considerableattentionsinmulfidisciplinarybecauseoftheirintriguingoptic，electrical，thermal，magneticandforceproperties，whicharisefromthequantumsizeeffect，slll'faceeffect,dielectricconfinementeffectandotherparticularef

5、fects．Thenanostructuredthinfilmmaterialshavealsoplayedimportantrolesincorrosion，electrocatalysis，fuelcells，andphotochemistrythankstotheireaseofpreparation，hi曲catalyticactivitiesandlowcost．Asartirongroupmetal．Coiswidelyusedascatalystandmagneticmaterialere．Nanostructu

6、redCothinfilmsexhibitalsounusualphysicochemicalpropertiesarisingfromthequantumconfinementandsurfaceeffects．ThinColayersandclusterspossesspronouncedmagneticcharacteristicssuchasgiantmagnetoresistanceeffect(GMR)，superparamagnetism，hi曲coercivity，stronganisotropyandhi业d

7、ensityrecording，whichareofsignificantimportanceindiversetechnologicalapplicationssuch船electronic，magnetic，electrical，mechanical，petrochemicalandmedicaldevices．IntheIRinvestigationofnanostmcturedthinfilmofPtgroupmetalsandtheiralloys，oBrresearchgrouprevealed，forthefir

8、sttime，thatthesenanostructuredfilmmaterialsexhibitabnormalIReffects(AIREs)．Tounderstandfl／rthertheprinciplesofAIREsandtoimproveapplication