【摘要】：近年來,隨著納米技術的快速發(fā)展,有關對納米材料的研究已經從可控合成及基礎性質的研究過渡到了對其獨特性質進行實際生產應用的探索研究。由于多層納米線在磁光、磁性、數據存儲、傳感器、生物技術以及在新型能源器件方面有著潛在的應用價值,因此對多層納米線的可控合成及其相關特性的研究已經成為材料科學界研究的重要前沿課題之一。本論文中采用氧化鋁模板技術與脈沖電沉積方法相結合,成功合成了高度有序的竹節(jié)狀分層納米線陣列,并且研究了其相關的性能。主要研究內容如下:1.金屬多層納米線的控制合成(1)本文利用自制的氧化鋁模板(AAO),并采用脈沖沉積法成功制備了直徑為70 nm的Au/Ni多層納米線陣列,通過調節(jié)電沉積時間使磁性層Ni的厚度分別為65nm、120nm、180nm和300nm,而非磁性層Au的厚度保持為70nm;(2)利用自制的氧化鋁模板(AAO),采用電化學沉積法成功制備了直徑70nm的Pt/Ni多層納米線陣列,我們通過改變電沉積時間,改變磁性層的厚度分別是60nm和200nm,而非磁性層Pt的厚度保持為60nm。利用X射線衍射儀(XRD)、高分辨透射電鏡(HRTEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)對樣品的形貌和結構進行了表征與研究。2.金屬多層納米線的磁性研究(1)本文研究了Au/Ni多層納米線的磁性與Ni磁性層長度之間的關系,結果表明:當Ni磁性層的長度大概是180nm時,剩磁率和矯頑力都出現了相對最大的值;(2)本文還研究了Au/Ni多層納米線的矯頑力和剩磁率隨測試角度變化的情況,結果發(fā)現,矯頑力和剩磁率不僅與角度的變化有關并且受Ni層厚度的影響,且易磁化軸為平行納米線軸方向,當磁性Ni層的長度增加,納米線間的靜磁耦合作用也就隨之增強。(3)研究了直徑為70 nm的Pt/Ni多層納米線陣列的磁性隨測試角度變化的關系,結果表明:矯頑力和剩磁率不僅與測試角度的變化有關并且受Ni層長度的影響。3.金屬多層納米線的電化學性能研究(1)在室溫條件下,研究了Au/Ni多層納米線在無酶葡萄糖傳感器上的應用,結果發(fā)現:我們合成的Au/Ni多層納米線因為擁有大的比表面積和特殊的雙金屬結構,所以對葡萄糖有很好的探測性能,如非常高的靈敏度,較寬的線性范圍和極低的探測極限;(2)在室溫條件下,我們將Pt/Ni多層納米線修飾在傳統(tǒng)的玻碳電極上,并研究了該電極對甲醇的電催化氧化性能,通過利用循環(huán)伏安法和計時電流法,我們分別測試了Pt/Ni多層納米線、Pt納米線及Ni的納米線修飾的電極對甲醇的電催化氧化性能,通過細心分析循環(huán)伏安曲線和計時電流曲線,我們發(fā)現,與其他兩種材料相對比,我們制備的Pt/Ni多層納米線對甲醇的電催化氧化性能是最好的,并且穩(wěn)定性也是最強的。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of nanotechnology, the research on nanomaterials has shifted from controllable synthesis and basic properties to practical production and application of their unique properties. Because of the potential applications of multilayer nanowires in magneto-optic, magnetic, data storage, sensors, biotechnology and new energy devices, Therefore, the controllable synthesis of multilayer nanowires and their related properties have become one of the most important frontier topics in material science. In this thesis, a highly ordered layered nanowire array was successfully synthesized by using aluminum oxide template and pulse electrodeposition, and its related properties were studied. The main contents are as follows: 1. Controlled Synthesis of Metal Multilayer nanowires (1) in this paper, Au/Ni nanowire arrays with diameter of 70 nm were successfully prepared by using self-made alumina template (AAO), and pulse deposition method. By adjusting the electrodeposition time, the thickness of magnetic layer Ni is 65 nm, 120 nm, 180 nm and 300 nm, respectively, while the thickness of non-magnetic layer Au is kept at 70 nm. (2) the Pt/Ni multilayer nanowire array with diameter 70nm is successfully prepared by electrochemical deposition using self-made alumina template (AAO),. By changing the electrodeposition time, the thickness of the magnetic layer is 60nm and 200nm, respectively, while the thickness of the non-magnetic layer Pt is kept at 60nm. The morphology and structure of the samples were characterized by (XRD), high resolution transmission electron microscope (HRTEM),) and scanning electron microscope (SEM). 2. Magnetic properties of metal multilayer nanowires (1) the relationship between the magnetic properties of Au/Ni multilayer nanowires and the length of Ni magnetic layer is studied. The results show that when the length of Ni magnetic layer is about 180nm, The relative maximum values of remanence and coercivity appear. (2) the change of coercivity and remanence of Au/Ni multilayer nanowires with the measured angle is also studied. The coercivity and remanence are not only related to the change of angle, but also affected by the thickness of the Ni layer, and the magnetization axis is parallel to the nanowire axis, when the length of the magnetic Ni layer increases, The magnetostatic coupling between nanowires is also enhanced. (3) the magnetic properties of Pt/Ni multilayer nanowire arrays with a diameter of 70 nm are studied. The results show that the coercivity and remanence are not only related to the change of measurement angle, but also affected by the length of Ni layer. Electrochemical properties of metal multilayer nanowires (1) the application of Au/Ni multilayer nanowires in enzymatic glucose sensor was studied at room temperature. The results show that the synthesized Au/Ni nanowires have good detection performance for glucose because of their large specific surface area and special bimetallic structure, such as very high sensitivity. (2) at room temperature, the Pt/Ni multilayer nanowires were modified on the conventional glassy carbon electrode, and the electrocatalytic oxidation of methanol was studied. By using cyclic voltammetry and chronoamperometry, we have tested the electrocatalytic oxidation of methanol on Pt/Ni multilayer nanowires, Pt nanowires and nanowires modified by Ni, respectively. The cyclic voltammetry curves and chronoamperometric curves were carefully analyzed. We found that compared with the other two kinds of materials, the Pt/Ni nanowires prepared by our method have the best electrocatalytic oxidation performance for methanol, and the stability is also the strongest.
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1

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本文編號：2293386