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金属纳米线具有优异的电学、光学、磁学与热学性能,有望应用于微电子、光电子、催化与传感器等领域,引起了人们广泛的研究兴趣。迄今,人们研究了多种制备金属纳米线的方法。其中,基于多孔模板的电沉积与无电沉积法是广泛采用的方法。然而,这两种方法都有其不可克服的缺点。本文以周围带有一圈铝的多孔阳极氧化铝(AAO)为模板,发明一种简单、经济、绿色、普适的方法,实现了多段异质金属纳米线阵列的可控生长。论文的主要创新与结论如下:
1、发明了一种简单、实用的合成金属纳米线的普适方法。将一面蒸金、周围带铝的AAO模板浸泡于标准氧化还原电势比铝高的金属的氯化物溶液中,借助原电池的作用,可把金属离子还原成金属原子;这些金属原子在金膜上成核,随后在模板孔道的限域作用下生长成为金属纳米线。采用该方法,获得了多种磁性(Ni、Co)和非磁性(Au、Pt、Pd和Cu)的金属单质纳米线。
2、采用金属氯化物的混合溶液,可制备出金属合金纳米线,如AuPt合金纳米线。用两种或多种金属氯化物溶液依次浸泡同一块AAO模板,还可获得多段的金属纳米线异质结,如两段的Au-Ni与三段的Au-Ni-Au纳米线异质结。
3、此外,采用具有复杂孔形貌的AAO模板,还可制备出相应形貌的金属纳米线,如Y形貌的Au纳米线。
4、作为该方法的拓展,用氯金酸与氯化镍混合溶液浸泡一面蒸金、周围带铝的AAO模板,然后将模板浸泡于碱性溶液中,可获得Au(芯)/NiO(壳)纳米电缆。