| 一维有序纳米材料阵列的模板法制备及性质研究 | |
| 赵彦春 | |
| Subtype | 博士 |
| Thesis Advisor | 陈淼 ; 刘维民 |
| 2004-11-28 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 固体润滑国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 物理化学 |
| Keyword | 一维纳米阵列结构 多孔阳极氧化铝 模板合成 One-dimensional Nano-array Structure Porous Anodic Aluminum Oxide Template Synthesis |
| Abstract | 多孔阳极氧化铝具有独特的纳米级柱状多孔阵列结构，可作为模板合成和组装多种纳米结构材料，如纳米线、纳米管及纳米点阵列等。模板的结构参数可通过改变制备工艺进行调制，结合组装技术可以实现对纳米材料结构和性能的裁剪。因此，用多孔阳极氧化铝膜为模板进行纳米结构的组装设计在纳米材料研究领域中占有重要地位。本论文综述了多孔阳极氧化铝膜的结构特征、形成机理以及作为模板在合成一维纳米结构材料方面的研究进展，由此得出本文的选题依据，主要研究内容和结论如下： 1．研究了通孔阳极氧化铝模板制备工艺。利用自行设计的简易实用的铝阳极氧化装置，实现了铝片试样的单侧二次阳极氧化、搅拌及恒温等同步操作。在实验过程中优化了制备阳极氧化铝铝片预处理步骤，采用简单的操作过程即可达到在阳极氧化时对铝片表面的要求。同时使用一简易装置轻松实现铝基底的去除及通孔操作。实验过程中仅需对阳极氧化时的氧化电压及电解液温度进行适当的调整便可得到不同孔径及孔密度的高度有序的通孔阳极氧化铝模板。 2．以纯铝为基体利用二次阳极氧化法制备了硬质多孔阳极氧化铝膜，并通过在氧化铝膜的有序纳米孔道内填充碳纳米纤维对其进行了自润滑处理。改善了一般润滑方法中氧化铝孔道内固体润滑剂填充量不足的缺点，同时利用一维碳纳米纤维的韧性使阳极氧化层的脆性也得以改善。经过自润滑处理后的硬质氧化铝复合膜与自润滑处理前相比，可以显著降低摩擦系数，减少偶件磨损。同时由于自润滑处理后的复合膜具有高硬、耐磨、耐蚀和低摩擦的特点，表现出良好的减摩抗磨作用。 3．以表面喷金的阳极氧化铝模板为工作电极，利用循环伏安法在模板的有序纳米孔道内成功地制备了高度有序的聚苯胺及聚二苯胺纳米纤维阵列，对其形貌及结构进行了表征，并对聚合物单体在聚合过程中所发生的聚合方式进行了较为详细的研究。由于多孔阳极氧化铝模板中纳米孔道的空间限域效应，使得聚合物在聚合过程中沿着线性的聚合物链方向生长，避免了一些对共扼的聚合物链中电子和电荷的离域效应有阻断作用的聚合物的生成，有效的提高了导电聚合物的导电性。通过控制模板的厚度、孔径及电化学沉积条件，可以改变纳米纤维的几何参量，从而实现对其结构性能的剪裁。 4．利用阳极氧化铝模板结合溶胶-凝胶技术成功的制备了高度有序的氧化试纳米有序阵列，所得的纳米线都较均匀、连续，且纳米线的直径基本相同，保持着多孔氧化铝模板的基本特征。使用尿素水解法使氧化物前驱体在透明溶液中均匀成核，氧化铝模板纳米孔道中的溶胶粒子聚集体容易充满整个模板通道，能得到长径比较大的纳米线。而紫外-可见光谱及荧光光谱研究结果表明，所制备的氧化铽纳米线在213 nm波长处具有4f8-4f75d跃迁吸收，同时其荧光光谱中表现出Tb3+的5D4-7FJ（J=3，4，5，6）跃迁的特征发射光谱，各个荧光发射峰发生明显的宽化。同时，研究结果表明利用氧化铝模板所制备的氧化铽纳米线其紫外-可见光谱中没有Tb4＋的特征光潜，有利于所得产物荧光性能的提高。 |
| Subject Area | 纳米材料学 |
| Funding Project | 空间润滑材料组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/5494 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 赵彦春. 一维有序纳米材料阵列的模板法制备及性质研究[D]. 中国科学院研究生院,2004. |
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