基于模板技術電化學制備納米結構及其表征.pdf

1、隨著人類社會的發(fā)展，人們對能源、環(huán)境等一系列問題越來越重視。納米結構材料由于其獨特的物理化學性質(zhì)在光伏發(fā)電、光電器件、光催化、水分解制氫、傳感器及數(shù)據(jù)存儲等方面受到了業(yè)界的廣泛關注。相關研究的不斷深入，也使得納米科技的產(chǎn)品正在逐漸改善人們的生活。有序納米結構相比一般的納米材料具有更加優(yōu)異的性能，因此通過高效低廉及可控的方法制備有序納米結構材料是近年來的研究熱點之一，研究其物理化學特性也會促使有序納米結構材料在未來的器件等領域得到重要的應

2、用，推動社會的發(fā)展。本文通過模板輔助的電化學技術成功實現(xiàn)了多孔銅銦鎵硒薄膜和鈷納米管陣列的合成，對其進行了表征，并研究了相關的物理性質(zhì)。本文主要分為以下三個部分：
　　第一，本文首先介紹了模板限域合成法的特點及其在合成納米結構材料上的應用。陽極氧化鋁模板由于其高效、結構有序、成本低廉，是目前廣泛采用的模板之一。本文重點闡述了陽極氧化鋁模板的生長機制、結構調(diào)控以及在合成有序納米結構上的應用。采用高場兩步陽極氧化法在磷酸、草酸溶液中制

3、備了高度有序的陽極氧化鋁模板。掃描電鏡結果顯示模板的孔道較為有序，成六邊形蜂窩狀排列，孔徑隨高場電壓的變化可調(diào)。此外我們還通過逐級降低電壓的方法制備了孔道具有空間結構的分叉型陽極氧化鋁模板。
　　第二，本文通過在自制的陽極氧化鋁模板上鍍金作為電極，利用電沉積法制備了具有陽極氧化鋁表面形貌的多孔銅銦鎵硒薄膜。掃描電鏡結果顯示了薄膜由細小的納米顆粒組成，整體形貌呈現(xiàn)為六角蜂窩狀陣列結構。X射線衍射譜（XRD）和拉曼光譜的分析則表明了薄

4、膜在550℃下退火處理后結晶為較好的黃銅礦結構，晶粒尺寸相比退火前更大。此外，通過對實驗初期各元素組分的能量色散譜（EDS）結果分析，探討了銅銦鎵硒薄膜的形成機制。薄膜沉積的初期通過Cu-Se二元相沉積在襯底表面，而In和Ga兩種元素的還原則依賴于Cu-Se二元相，在實驗過程中逐步沉積出來。實驗的各項條件也會對成膜的質(zhì)量有很大的影響，如pH值低于1.7時，Ga元素很難還原出來，電解液中各元素的初始濃度及退火處理也會對薄膜的組分產(chǎn)生一定的

5、影響。本文制備的多孔銅銦鎵硒薄膜具有較好的化學組分和優(yōu)良的黃銅礦晶體結構，這不僅拓展了銅銦鎵硒材料的研究范圍，也為以后進一步探究其物理化學特性的應用提供了良好的基礎。
　　第三，本文通過納米通道限制的原電池沉積技術在氯化鈷的乙醇溶液中制備了鈷納米管?；诮饘俚难趸€原反應，溶液中的鈷離子會自發(fā)的沉積在模板上鍍金電極的表面，從而在陽極氧化鋁模板的孔道中形成納米管結構。鈷納米管的結構參數(shù)由模板的孔道控制，XRD結果顯示了孔道中六角密堆