金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线及应用

金属辅助化学刻蚀是近些年发展起来的一种各向异性湿法刻蚀,利用该方法可以制备出高长径比的半导体一维纳米结构。 本文综述了金属辅助化学刻蚀法可控制备硅纳米线的最新进展,简要概述了刻蚀的基本过程与机制,重点阐述了基于不同模板的金属辅助化学刻蚀可控制备高度有序、高长径比的硅纳米线阵列的具体流程与工艺,并介绍了其在锂离子电池、太阳能电池、气体传感检测和仿生超疏水等方面的潜在应用,探讨了目前存在的问题及其今后的研究发展方向。     

不同取向的CoSb3纳米线阵列的电化学法制备

近年来,金属纳米线及其阵列由于其新奇的物理和化学特性和在纳米器件方面潜在的应用前景,越来越受到人们的关注。氧化铝模板合成一维纳米材料具有设备简单、制作方便等优点,因而成为近年来人们常用的一种方法。利用电化学沉积的方法在多孔氧化铝模板中沉积各种成分的纳米线已成为纳米材料制备的一种常见的方法。这种方法不仅可以得到大面积有序的纳米线阵列,还可以根据需要调节孔洞的大小来控制纳米线的直径[1￣3]。最近理论研究结果预言[4￣6],由于纳米材料的量子限域效应,热电材料的纳米线将有比其相应块体材料更高的品质因数n,这极大地激…     

阳极氧化铝模板限域制备一维杂化纳米材料及其多样化应用的研究进展

一维杂化纳米材料以其独特的物理化学性质,在电学、光学、催化等领域得到了广泛的应用。 其制备方法对一维杂化纳米材料性能的改变和调控显得至关重要。 模板法作为一种简单而普适的合成工艺,近几年来被广泛应用于纳米结构和纳米阵列的合成。 本文主要介绍了阳极氧化铝(AAO)模板法制备一维杂化纳米材料整体情况、AAO模板结合其他技术材制备材料的方法、一维杂化纳米材料在刺激响应性器件、能量存储与转换器件、催化等众多领域的应用。     

模板法制备枝状Pt纳米线

一维纳米材料的制备是近年来纳米材料的研究热点. 利用具有纳米尺度的孔洞阵列模板沉积各种材料构筑纳米线的方法具有制备简便和成本较低等优点[1,2]. 常用的模板有多孔阳极氧化铝(AAO)、多孔硅和聚合物等, 其中AAO模板具有耐高温, 绝缘性好, 孔洞分布均匀, 孔径、孔深大小可控等特点, 是模板法研究的热点. 通过模板法电化学沉积制备各种金属纳米线已有很多报道[3～8], 本研究小组也曾报道了模板法电化学沉积Au等纳米线的制备及性质[9～12], 但用该方法制备的金属纳米线都为单一的线状结构. 组成当代大规模集成电路的基本器件一般具有3个或3个以上的电极. 单一的线状结构纳米线, 不能满足纳米电子学对纳米材料和纳米器件性能研究的需要. 在纳米器件的特性研究和探索中, 枝状或Y形纳米结的制备有重要的意义, 它是纳米器件从理论到实用化的必备条件. Sui等[13]用模板法成功制备了枝状碳纳米管, 但用AAO模板制备枝状金属纳米线的研究至今还未见报道. 本文通过控制铝片的阳极氧化条件, 先制备出具有分枝状孔洞结构的AAO模板, 再用电化学法沉积金属Pt, 实现了枝状Pt纳米线的可控生长. 这对其它金属枝状纳米线的制备以及进一步掺杂、构筑纳米原型器件等具有显著的实用价值.     

湿化学法制备硅纳米线阵列及其光电化学产氢性能分析

为了探究不同方法条件下制备的硅纳米线阵列电极产氢性能异同,文中分别采用了两步金属辅助催化无电刻蚀法、一步金属辅助催化无电刻蚀法以及阳极氧化法来制备硅纳米线阵列用作为光电分解水电池光阴极材料.通过FESEM、XRD和UV-Vis-IRDRS等手段对实验样品的形貌、晶型、减反性表征,发现相比于其他2种方法所得硅纳米线样品,两步金属辅助催化无电刻蚀法制备的硅纳米线结构晶型保持更好,表面缺陷更少.光电化学测试表明两步金属辅助催化无电刻蚀法制备的硅纳米线光电化学性能表现最优,其光电流密度值是一步法的4倍,阳极氧化法的40倍;转移电荷电阻仅是一步法制备的硅纳米线阵列阻值的1/3,阳极氧化法制备的1/1000.     

TiO2一维纳米材料及其纳米结构的合成

本文对合成TiO₂一维纳米材料及其有序纳米阵列的阳极氧化法、模板法以及水热法进行了全面而系统的评述，着重介绍了它们的最新研究进展。阳极氧化法能制备牢固负载于基体上的TiO₂纳米管阵列，这有助于构筑TiO₂纳米结构及其在纳米器件上的应用；与多种制备技术如溶胶－凝胶工艺、电化学沉积以及原子层沉积等相结合，模板法可以合成出多种形貌的TiO₂纳米材料如纳米管、纳米线和纳米棒，并可以通过改变所用模板的微观尺寸来调控TiO₂一维纳米材料及其有序阵列的微结构参数；水热合成法可以制备出直径小且比表面积大的TiO2纳米管粉末。但从目前看来，该法还不能制备出牢固负载于基体上的有序纳米阵列。文章最后指出了TiO₂一维纳米材料及其有序纳米阵列合成中存在的问题及今后发展方向。     

大长径比有序多孔阳极氧化铝模板的制备及用于镍纳米线阵列

报道一种恒电流二次氧化制备大长径比(>1000)阳极氧化铝(AAO)模板的方法,研究氧化时间和氧化电流密度分别对制备的AAO模板的表面形貌、孔径大小、厚度等的影响.结果表明,AAO模板的表面形貌及厚度n受m氧、厚化度电约流为密2度00及μ氧m、化长时径间比的为影10响0;-当13氧00化的电高流质密量度A为AO8模m板A·.c采m用-2电时化,氧学化沉1积8方h能法在制制备备出的孔A径A为O模15板0-的20孔0中成功制备了Ni纳米线阵列,分别用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和X射线能量散射光谱(EDS)对其进行了表征;结果显示,制备的Ni纳米线排列整齐有序,每根Ni纳米线直径几乎相同,约150nm,长度约为180-200μm,长径比为1200-1300,与AAO模板的参数一致.研究了Ni纳米线阵列的长径比对其磁性能的影响,发现大长径比的Ni纳米线阵列具有明显的磁各向异性,而长径比约为200的Ni纳米线阵列未表现出明显的磁各向异性.本文结果表明,恒电流二次氧化方法能制备大长径比的AAO模板,并能用于制备大长径比的一维纳米材料阵列,可望在制备具有特殊光学、磁学等性能材料方面得到应用.     

一维铜(核)-镍(壳)纳米结构的制备及其表面增强拉曼光谱

采用多孔阳极氧化铝模板(AAO)结合直流电化学沉积法, 通过一种新的两步法合成一维铜(核)-镍(壳)纳米结构. 首先制备铜纳米线, 然后对AAO进行扩孔, 利用铜纳米线和AAO孔壁之间的间隙,沉积镍纳米线/纳米管. 通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行表征分析, 所得结果验证了这种方法的可行性. 以腺嘌呤为探针分子研究此种纳米结构的表面增强拉曼散射(SERS)效应, 结果表明, 这种一维纳米材料是一种潜在的SERS活性基底, 拓宽了过渡金属在SERS中的应用.     

湿化学法制备硅纳米线阵列及其光电化学产氢性能分析

为了探究不同方法条件下制备的硅纳米线阵列电极产氢性能异同,文中分别采用了两步金属辅助催化无电刻蚀法、一步金属辅助催化无电刻蚀法以及阳极氧化法来制备硅纳米线阵列用作为光电分解水电池光阴极材料。通过FESEM、XRD和UVVis-IR DRS等手段对实验样品的形貌、晶型、减反性表征,发现相比于其他2种方法所得硅纳米线样品,两步金属辅助催化无电刻蚀法制备的硅纳米线结构晶型保持更好,表面缺陷更少。光电化学测试表明两步金属辅助催化无电刻蚀法制备的硅纳米线光电化学性能表现最优,其光电流密度值是一步法的4倍,阳极氧化法的40倍;转移电荷电阻仅是一步法制备的硅纳米线阵列阻值的1/3,阳极氧化法制备的1/1 000。     

TiO_2一维纳米材料及其纳米结构的合成

本文对合成TiO2一维纳米材料及其有序纳米阵列的阳极氧化法、模板法以及水热法进行了全面而系统的评述,着重介绍了它们的最新研究进展。阳极氧化法能制备牢固负载于基体上的TiO2纳米管阵列,这有助于构筑TiO2纳米结构及其在纳米器件上的应用;与多种制备技术如溶胶-凝胶工艺、电化学沉积以及原子层沉积等相结合,模板法可以合成出多种形貌的TiO2纳米材料如纳米管、纳米线和纳米棒,并且可以通过改变所用模板的微观尺寸来调控TiO2一维纳米材料及其有序阵列的微结构参数;水热合成法可以制备出直径小且比表面积大的TiO2纳米管粉末。从目前来看,该法还不能制备出牢固负载于基体上的有序纳米阵列。文章最后指出了TiO2一维纳米材料及其有序纳米阵列合成中存在的问题及今后发展方向。