硅纳米线阵列的制备及其Pb2+检测特性研究.pdf

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1、分类号密级公开编号碛士究嗲佐怜式题目硅纳米线阵列的制备及其检测特性研究学院（所、中心）物理科学：技术学院专业名称材料物理与化学研究生姓名肖永银学号导师姓名陈秀华职称教授年月论文独创性声明及使用授权本论文是作者在导师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不存在剽窃或抄袭行为。与作者一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。现就论文的使用对云南大学授权如下：学校有权保留本论文（含电子版），也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文；学校有权公布论文的全部或部分内容，可以将论文

2、用于查阅或借阅服务；学校有权向有关机构送交学位论文用于学术规范审查、社会监督或评奖；学校有权将学位论文的全部或部分内容录入有关数据库用于检索服务。内部或保密的论文在解密后应遵循此规定）研究生签名导师签名期：摘要在最近的几十年里，随着我国经济的快速发展，水体重金属污染问题日益严重，严重危害着人们的身体健康。因此迫切需要研发出一种快速灵敏的重金属检测方法，这对自然环境的监控以及人类的身体健康有着重要的意义。本论文以硅纳米线为研究对象，利用金属辅助刻蚀法制备的硅纳米线为模板，制备金属硅纳米线复合结构。通过、、拉曼光谱表征对制备参数如浓度，浓度和刻蚀时间对硅纳米线结构与形貌的影

3、响以及不同刻蚀时间下的拉曼光谱进行了研究。在此基础上制备了铅离子传感器并对其进行测试，取得了一些有意义的结果。主要研究内容和结论如下：在两步金属辅助刻蚀法制备硅纳米线的过程中，通过调控和的浓度，可以得到形貌与结构可控的硅纳米线。随着浓度从增加到硅纳米线呈现出从光滑到多孔的变化，当浓度为时，硅纳米线的长度随着浓度的增加从增加到，当浓度为时，桂纳米线出现抛光现象，随着刻蚀时间从变化到，桂纳米线的长度从增加到。与体硅相比较，桂纳米线在左右的拉曼光谱峰位出现蓝移，并且半高宽变大，随着刻蚀时间从增加到硅纳米线拉曼光谱主峰位蓝移现象增加。在一步刻蚀法制备硅纳米线的过程中，和的浓度对

4、硅纳米线长度，形貌与结构起着重要作用。随着浓度，浓度，刻蚀时间的增加，硅纳米线呈现出从光滑，粗糙到多孔的变化，揭示了在人§体系中形成多孔硅纳米线时，二次溶解的银离子起着重要作用。根据实验结果，提出了一个新的机制用来解释体系中多孔硅纳米线的形成机理。在制备电极的过程中，随着刻蚀时间的增加，电极上的硅纳米线的长度逐渐增加，且与结果表明，电极表面的金沉积含量逐渐增加，随着刻蚀时间从依次增加到金的沉积含量分别为：、、、、、、。将上述所制备的电极用于离子的检测，随着刻蚀时间的增加，扫描峰电流增加，在时，峰电流较大且硅纳米云南大学硕士学位论文线的均勻性最好。采用一步金属辅助刻蚀法制

5、备硅纳米线，和的浓度固定为刻蚀时间为，金沉积时间为，，，，，则随着金沉积时间的增加，表面金从颗粒状逐渐变化为絮状，桂纳米线表面金沉积量增加，金的沉积含量分别为：、、、、、。将所制备的各电极用于对离子进行检测，随着金沉积时间的增加，扫描峰电流增加。在优化参数条件下，实验结果显示，当铅离子的浓度范围为范围内时，随着浓度的增加，峰电流增加，且二者的关系式为：。研究结果表明金修饰硅纳米线电极有望在未来制备铅离子离子传感器得到很好的应用。关键词：硅纳米线；金属诱导化学刻蚀法；传感器；表面修饰；重金属离子检测；AbstractInlastdecades,heavymetalpoll

6、utionhasbecomesincreasinglyseriouswiththerapidlygrowingeconomy,whichhasthreatenpeople'slifeandhealth.Thus,thereisanurgentneedtodevelopamethodwiththeadvantageoffastandeffectivedetectionfortraceheavymetalionsinsolution,whichisveryimportantsignificancetomonitoroftheenvironmentandhumanhealth

7、.Inthisthesis,siliconnanowirearrays(SiNWs)havebeenfabricatedbymetalassistedchemicaletchingmethodareusedasatemplatetopreparemetal-SiNWscompositenanostructures.Theefectsofkeyfabricationparameters(AgNCbconcentration,Fe(NC>3)3concentration,andetchingtime)onthenanostructureSiN