金属有序纳米孔道阵列模板合成法

评述了采用母板复型法合成金属有序纳米孔道阵列模板合成方法、金属模板的特点及应用的研究进展.用于合成金属模板的母板有:多孔阳极氧化铝、径迹刻蚀高分子聚合物、具有纳米孔道的玻璃及氧化锌晶体阵列等,金属模板的金属沉积方法有化学镀、电镀、物理气相沉积法等.由于金属模板具有金属特性,在纳米阵列材料组装、电极制备及过滤膜制备领域具有重要应用前景,研究直接制备金属模板的方法是一个很有发展前途的方向.     

多孔氧化铝模板制备有序纳米阵列及复合体系的特殊性能

由多孔阳极氧化铝模板制备有序纳米阵列因量子化具有各种特殊性能,准一维的电子输运环境使其磁阻随磁场变化有极值出现,表面缺陷的增加使其光致发光增强,纳米线阵列对各个方向透过光的损耗不通而具有偏振性,磁性能方面具有强烈的各向异性等.简要介绍了纳米阵列复合有序多孔氧化铝的性质,并展望了多孔氧化铝制备纳米晶的应用前景.     

定向嵌段共聚物薄膜制备纳米孔阵列模板

探索了纳米孔阵列模板制备的新技术--一种基于电场作用下嵌段共聚物薄膜的自组装.采用阴离子聚合技术,以苯乙烯(St)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体制备了一定嵌段比例的二嵌段共聚物P(St-b-MMA).GPC分析表明其分子量为23000～49000、分子量分散度在1.06～1.2,1H NMR、FTIR等分析表明共聚物具有嵌段结构成分.共聚物离心涂膜并在电场作用下的自组装,选择性地刻蚀后获得了可控的纳米尺寸孔洞的阵列,SEM、AFM、UV-vis等分析表明阵列模板中孔洞大小为25～800nm,孔密度可达4×108/cm2.     

溶胶-凝胶模板法制备BaTiO3纳米点阵列及表征

通过结合溶胶-凝胶工艺和氧化铝模板制备了BaTiO3纳米点阵列.用XRD和原子力显微镜对其进行了成分和形貌分析.结果表明,通过改变基板温度,可以得到颗粒尺寸大小及分布在一定范围内变化的BaTiO3纳米点阵列,在基板温度为室温至80℃的条件下,制得的纳米点阵列颗粒尺寸为10～300nm,颗粒间距为70～900nm.与其他方法相比,此方法不需要昂贵的设备,且对基板没有特殊要求,还可以非常方便地用于其他多元氧化物纳米点阵列的制备.     

氧化锌纳米棒有序阵列的制备及表征

氧化锌是一种重要的化合物半导体,其低维结构在微电子器件领域具有潜在的应用前景.在温和的条件下利用软化学方法在沉积了单层ZnO颗粒膜的玻璃衬底上制备了直径为70～300nm,长约1μm的氧化锌纳米棒有序阵列,讨论了颗粒膜对阵列生长的作用以及水浴温度对晶体结构和形貌的影响.结果表明,产物为纤锌矿结构;ZnO颗粒膜为阵列的生长提供了分布均匀且固定的形核中心,对阵列的有序生长起诱导作用;随着反应温度的升高,阵列直径变小且排列更加有序,但过高的温度会抑制ZnO晶体内部的c轴择优取向作用.研究了ZnO阵列的光致发光特性,初步讨论了其发光机理.     

水热法制备掺铝氧化锌纳米棒阵列及其光学特性

采用水热法,在ZnO种子层上制备出不同Al掺杂量的ZnO纳米棒阵列薄膜,利用XRD、SEM、TEM、PL等检测手段对样品进行结构、形貌和发光性能分析.结果表明,纳米棒属于六方纤锌矿结构,具有垂直基底沿[002]方向生长的特征,PL谱上存在强的近紫外辐射峰.随着掺杂量的增加,纳米棒直径略有减小,近紫外辐射峰蓝移,强度先增加后减小,证明掺杂会形成非辐射中心,探讨了Al掺杂ZnO纳米棒阵列的发光机理.     

长程有序纳米孔氧化铝模板的制备与研究

以硫酸和草酸溶液为电解液,采用二次阳极氧化法制备出高度长程有序的纳米孔氧化铝(AAO)模板,并结合扫描电子显微镜(SEM)对其微观结构及形貌进行了观察和表征.通过研究不同的氧化电压和电解液浓度对AAO模板纳米孔形貌(孔径、孔间距、面密度和长程有序性)的影响,得到了最佳的氧化电压和电解液浓度.     

纳米线阵列及纳米图形制备技术的研究进展

当今纳米技术研究的前沿和热点之一是将纳米线按一定方式排列与组装构成纳米线阵列及纳米图形,它们是下一代纳米结构器件设计的材料基础,在激光技术、信息存储及计算技术、生物技术等各领域均有广阔的应用前景.介绍了在纳米线阵列材料制备以及纳米图形制作方面的技术研究进展,详述了模板法、自组装法以及纳米刻蚀法等技术的发展.     

纤维素纳米晶模板法制备有序介孔材料研究进展

纤维素纳米晶(cellulose nanocrysals,CNCs)是一种新型的模板材料,利用其自组装形成的手性结构可以实现CNCs模板法制备有序介孔材料。该法直接采用先驱体与具有自组装效应的CNCs复合并选择性去除模板或先驱体得到有序介孔,避免了预先制备介孔模板,缩短了工艺,并且对介孔结构可调性好。对应的介孔材料比表面积大、孔隙率高,介孔结构有序,为可控制备有序介孔材料提供了参考路径。介绍了CNCs的制备及其自组装,并且综述了近年来利用CNCs模板法制备有序介孔材料的研究进展,最后,对该领域未来研究方向进行了展望。     

胶态晶体模板法制备三维有序大孔材料及其应用

胶态晶体中的粒子一般具有蛋白石结构,通过胶态晶体空穴可以制备反蛋白石结构的多孔材料,孔径可由100nm以内到1000nm不等,并具有三维长程有序的孔结构,可望应用于光学器件、光子晶体、催化剂、特殊过滤膜及其它领域.重点介绍了胶态晶体模板法在多孔材料合成上的应用及其未来的发展前景.     

纳米浇注法制备有序介孔WC/C复合材料及电催化性能

以介孔SiO2为硬模板,通过纳米浇注法在模板孔道中引入不同质量配比的碳源和钨源前驱物,经过高温碳化还原反应,刻蚀除去模板后得到了介观结构有序的SBA-15和KIT-6介孔碳化钨/炭(WC/C)复合材料。采用XRD、TEM、EDX、TGA、CV和N2吸附-脱附等测试手段,对所得复合材料进行了物化性质分析和结构表征。结果表明,该介孔WC/C复合材料具有有序的介观结构(p6mm,Ia3d)、高的比表面积(约500m2/g)和较大的孔径(约4nm)。CV测试表明,三维贯通的有序TC/C-KIT-6为载体负载Pt催化剂,对甲醇的催化氧化具有更优异的作用。     

非晶Co及CoP纳米阵列的制备及研究

采用交流电化学沉积法,在多孔阳极氧化铝(AAO)模板孔洞中成功制备出直径50nm的Co纳米线阵列.采用透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)观察了样品的微观形貌结构.结果显示,阵列中纳米线均匀有序,形状各向异性较大,其晶体结构为非晶.在沉积Co纳米线阵列的电解液中添加一定的还原剂(NaH2PO2·H2O),制备出非晶CoP纳米阵列,由TEM观察可知,阵列形貌发生变化,沉积产物为离散的纳米粒子而非纳米线.探讨了交流电沉积纳米阵列的生长机理.     

水热法制备不同形貌纳米ZnO阵列及光学性能的研究

采用简单水热法制备得到棒状、铅笔状和塔状不同形貌的纳米ZnO阵列。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发射光谱对样品结构、形貌、光学性能和催化性能进行表征;结果表明,样品晶型比较完整,PL谱图表明样品在380nm左右都出现了强烈的紫外发射峰。同时,以甲基橙为模拟污染物,通过光催化测试表明,产品均具有良好的光催化性能,其中塔状纳米ZnO的光催化性能较高。     

模板法制备介孔VN纳米电极材料及其电容性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂, 通过高温氨解还原V₂O₅前驱体制得了具有丰富介孔的VN纳米材料, 采用XRD与TEM分析观察样品的结构和形貌, 用N2吸附测试样品的比表面积和孔径分布. XRD分析表明, 介孔VN纳米材料属于立方晶系的晶体结构. TEM和N₂吸附测试结果表明, VN纳米材料的颗粒粒径大约为10 nm, 比表面积为88 m²/g, 有比较丰富的2~6 nm的介孔. 在1 mol/L KOH电解液中进行循环伏安和恒流充放电测试研究其电容性能, 结果显示, VN电极同时具有双电层电容性能和氧化–还原反应的准电容性能, 1 mV/s的扫描速率下能获得517 F/g的比电容; 当扫描速率增大到10 mV/s时, 其比电容仍有275 F/g.     

氮化铝纳米锥有序阵列的低温制备及场发射特性研究

由于氯化铝纳米锥拥有低电子亲和势和高长径比,因而可以在低电场下实现场发射.制备成纳米锥阵列后可能在低电场下使电子逸出表面而实现场电子发射,我们通过热蒸发三氯化铝粉末的方法,在600℃下在硅片和ITO玻璃上沉积生长出大面积纳米锥阵列.纳米锥的平均长度为500 nm.顶端直径为10 nm,我们获得的氮化铝纳米锥为六方晶体结构,生长方向为[001].场发射测试的结果表明,AlN纳米锥的开启电场(电流密度为10μA/cm21约为5 V/μ m.阈值电场(电流密度为lmA/cm21,约为9 V/μ m,最高电流密度可达3 mA/cm2,这表明其在未来的冷阴极材料中有着很大的应用前景.     

硅掺杂TiO2纳米管阵列的制备及光电催化活性的研究

通过电化学沉积,在阳极氧化法制备的高度有序TiO2纳米管阵列表面均匀地沉积Si元素.扫描电子显微照片显示Si掺杂的TiO2纳米管垂直于基底定向生长.X射线衍射分析表明,所引入的Si可能掺入到TiO2的晶格中,因而提高了TiO2的热稳定性,抑制了金红石相的生成及晶粒的长大.紫外-可见漫反射分析表明Si掺杂的TiO2纳米管吸收边带发生了明显的蓝移,并且在紫外区的吸收强度明显增强.与未掺杂的TiO2纳米管相比,Si掺杂TiO2纳米管电极的紫外光电化学响应显著提高,其光电流密度是未掺杂的1.48倍.硅掺杂TiO2纳米管阵列光电催化降解五氯酚的动力学常数(1.651h-1)是未掺杂TiO2纳米管电极(0.823h-1)的2.0倍.     

CuO/ZnO复合纳米树阵列的制备及光学特性

通过热氧化法在铜基板上制备CuO纳米线,采用凝胶法制备ZnO/CuO复合纳米树阵列。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发射光谱对样品结构、形貌、光学特性进行表征。结果表明,CuO/ZnO纳米树形貌规整完美,在CuO纳米线上二次生长的ZnO纳米棒具有各向晶体生长性质,CuO/ZnO复合纳米树在可见光区域出现了优越的发光性能;以甲基橙为模拟污染物,通过光催化测试表明,CuO/ZnO复合纳米树还具有卓越的光催化性能。     

利用电沉积Ni纳米晶制备无缠绕阵列碳纳米管

以金属Cu基板上脉冲电沉积Ni纳米晶薄膜作为催化剂,在乙醇火焰中制备了直立、无缠绕阵列碳纳米管.利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)和激光拉曼谱仪(Raman)对不同工艺制备的Ni纳米晶薄膜和阵列碳纳米管的形貌进行了表征.结果表明:通过综合控制脉冲电沉积参数、电沉积时间和火焰中的合成时间,可以获得大面积、密集、均匀、直立、无缠绕、形态良好、重复性高的阵列碳纳米管.脉冲电沉积Ni纳米晶和合成无缠绕阵列碳纳米管的最佳工艺条件是:脉冲电沉积正、负脉冲的工作频率为154Hz、占空比为38.5%、电沉积时间为1min、基板预热至600℃、火焰中停留1min.通过对生长机理的研究发现:当电沉积时间较短时,获得的Ni纳米晶薄膜较薄,具有较高的局域粗糙程度和催化活性,有利于碳纳米管的同时大面积"拥挤生长"形成阵列结构;另外,通过调整脉冲电沉积参数,可以控制Ni纳米晶的大小,从而控制碳纳米管的长径比,当长径比较小时即可获得无缠绕的阵列碳纳米管.     

响应面法优化Fe/TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

以钛片为基底、硝酸铁为铁源,采用阳极氧化法和常压热水自组装法制备铁掺杂改性的TiO2纳米管阵列(TNTs).以可见光下甲基橙(MO)的降解率为评价指标,考察了不同因素对MO降解率的影响,并采用响应面法优化了工艺条件,进一步通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)等测试手段对催化剂进行了分...     

水热法制备TiO2纳米棒阵列及应用研究进展

TiO_2纳米棒阵列由于具有电子传输率高和光散射效应强等优异的特性,从而在太阳能电池、光催化、光解水制氢等领域中具有广阔的应用前景。主要从水热法制备工艺及生长机理、形貌优化及改性和应用几个方面综述了TiO_2纳米棒阵列的研究进展,并对今后的研究趋势进行展望。