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一维纳米材料具有一些新奇的电学、光学、磁学和化学性质。在太阳能电池、传感器、催化剂、吸附剂和选择分离等诸多重要技术领域有着广泛的应用前景。因此,一维纳米材料的制备与研究在现代材料科学的研究中占据着非常重要的地位,是材料科学的前沿领域,也处在纳米材料研究的前沿。阳极氧化铝不仅制备工艺简单,而且得到的多孔氧化膜具有孔径分布均匀、孔密度高、空洞之间互相不连通,取向一致的特点,并且可根据实际需要调控孔径大小,是作为模板的良好选择之一。
本论文包括一下两个部分的工作:首先,本文详细研究了高度有序的多孔阳极氧化铝模板的制备工艺。通过二次阳极氧化法得到更加理想的长程有序分布的纳米孔。实验表明,在适当浓度的草酸中,铝电化学氧化形成多孔氧化铝,其表面形貌研究表明,多孔氧化铝膜中孔径均匀,垂直于表面且彼此分立而平行的纳米级微孔,通过扩孔处理可以方便控制孔径大小。在0.3M草酸电解液中,我们得到了孔径70-80nm,孔密度1.8×1088mm-2的阳极氧化铝膜,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察了阳极氧化膜纳米孔的形貌和结构。
然后,通过磷酸对氧化膜的腐蚀获得了Al2O3纳米纤维。采用SEM、XRD以及TEM等分析手段,对氧化铝纳米线的结构和形态进行了观察,研究了腐蚀时间对薄膜及纤维形貌的影响。结果表明:该氧化铝纳米线的直径在20-30nm之间,纤维的长度与制备工艺有关。此外,本文还结合模板在溶解过程中的实验现象,对Al2O3纳米线的形成机理进行了初步探讨。