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随着信息化时代的发展,纳米材料已经全面走进人们生活,降低生产成本、提高性能与生产效率是纳米材料的研究重点之一。阳极氧化铝(Anodic Aluminum Oxide,AAO)由于可控性高,工艺简单,常作为模板,用于不同类型纳米材料的制备。AAO模板常用高纯铝作为基体,高纯铝价格昂贵,生产成本高;其阻挡层具有绝缘特性,模板使用前需要复杂的预处理。本文采用工业纯铝(1090Al)作为原材料,分析其阻挡层的半导体特性,并利用此特性进行了化学镀、直流电沉积、脉冲电沉积金属纳米线,建立了沉积模型,研究了提高填充率的影响因素,主要实验结果表明:工业纯铝(1090Al)制备的AAO模板,由于杂质元素在阳极氧化过程中被氧化或溶解,引发孔洞缺陷和分枝孔道的产生,因此模板有序度相对较差;伏安特性测试表明,1090Al AAO模板阻挡层在一定的负电位范围内呈现单向导通特性,而高纯铝AAO模板阻挡层具有绝缘特性;莫特-肖特基(Mott-Schottky)分析表明,1090Al AAO模板的阻挡层具有n型半导体特性,其平带电位为-1.7 V,整流特性同样证实了其半导体特征;基于阻挡层的电子导通特性,可在未去除铝基底的AAO模板孔道内直接进行化学镀,获得铜纳米线;化学镀时,模板阻挡层在整个反应中保持完整,对模板进行扩孔处理有利于溶液的传输与离子的迁移。AAO模板直流电沉积结果表明,利用工业纯铝AAO模板阻挡层的半导体特性,可直接进行直流电沉积,对模板孔径进行适当调节后,可制备出自支撑镍纳米线阵列;电沉积模型指出,镍的成核和生长可同时发生在1090Al AAO模板孔道的顶端边缘和底部,表面的镍颗粒和生长出表面的镍纳米线结合可获得光滑的镍表面;1090Al AAO模板的厚度以及孔径对电沉积镍的填充率有重大影响,将阳极氧化24 h的模板在30℃下的磷酸(5%)中扩孔10分钟后,可用直流电沉积获得较大的镍填充率。恒压直流电沉积发现,镍的形核生长与电流分布有关,电流分布均匀有利于整体形核,电流分布不均容易引起局部生长过快,直流电压源不利于离子的及时补充,难以控制电流密度的变化,容易引起电流分布不均,不适于制备大填充率的镍纳米线阵列;而电流源脉冲电沉积有利于离子的及时补充,能够保证电流的均匀分布,提升模板填充率;利用逐步增加电流密度的脉冲电沉积方法,能有效提升形核驱动力,促进模板内的均匀形核,再结合直流电沉积来提高纳米线的生长速度,可大规模制备高填充率的自支撑镍纳米线阵列。