基于AAO模板的一维纳米线阵列的制备、微结构和磁特性研究

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一维纳米线阵列,具有新颖的物理、化学特性,在许多领域具有潜在的应用价值,已成为当今纳米材料的研究热点。借助AAO模板来制备一维纳米材料的方法,由于所用工艺和设备都比较简单,在目前得到广泛的应用。通过调整AAO模板的孔径参数,来制备不同物性的AAO模板,然后借助制备的AAO模板可以合成高度有序的纳米线阵列。这几年,采用模板法合成纳米线阵列受到人们广泛的关注,尤其以AAO模板来合成一维纳米线阵列的方法更受到了人们的深入研究。采用直流电化学沉积技术,在AAO模板上制备纳米线阵列的方法,是制备一维纳米材料的方法之一。本文的研究结果如下:1.实验上,我们采用二次氧化法分别在不同电压下,不同浓度的硫酸和草酸电解液中制备了阳极氧化铝(AAO)模板,分别采用SEM和AFM对样品的形貌进行了表征,用XRD分析了AAO模板的相结构。发现制备的AAO模板具有规则的蜂窝状六角密排结构,纳米孔洞高度有序分布,孔径从30~90nm不等,孔密度为1010~1011个/cm2,AAO模板具有非晶态相结构。2.我们采用直流电化学沉积法,在AAO模板上制备出复合镍锌纳米线有序阵列。通过扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射仪(XRD),对样品进行形貌、结构的表征和测试。发现制备的复合镍锌纳米线直径90nm,长度10μm,复合镍锌纳米线是多晶结构,具有沿[111]方向择优生长特性,相结构随沉积电位的变化而变化。随着沉积电位的增加沉积的纳米线中锌的数量在增加,镍的数量在减少。因此,我们认为通过调节沉积电位能够调节二元合金中金属的比例,即随着沉积电位的负移,更有利于锌的沉积。3.我们通过振动样品磁强计(VSM)对复合镍锌纳米线有序阵列进行了磁性测量,发现镍锌纳米线阵列的易磁化方向平行于纳米线阵列的方向,在低电位下沉积的钠米线阵列没有明显的磁各向异性,随着沉积电位的增加镍锌纳米线阵列有了明显的磁各向异性,这主要由结构变化引起。在不同电位下沉积的样品,平行方向的矫顽力(Hc)和垂直方向的矫顽力(Hc)表现出不同的变化趋势,当外场平行于纳米线的长轴时,平行方向的矫顽力(Hc)随着沉积电位的增加先增加,后急剧减小,在沉积电位为-1.35V时它有一个最大值。我们认为由于Zn的掺杂引起缺陷和磁晶各向异性的增加,造成矫顽力的增大,在沉积电位为-1.35V时形成了fcc结构和hcp结构的镍锌金属间化合物,矫顽力达最大值。当沉秋电位超过-1.35V时纳米线主要由无磁性的Zn原子构成,矫顽力降低。然而垂直方向的矫顽力(Hc)随着沉积电位的增加是单调降低的。我们认为在纳米线阵列当中,由于晶体结构和自身形态改变造成矫顽力随沉积电位的增加单调降低。
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