【摘要】：陽極氧化鋁模板(AAO)作為一種模板材料已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在一維或零維材料的制備中,模板法制備納米材料簡單易行,容易控制。但是現(xiàn)今使用的陽極氧化鋁模板都是平面形狀的,曲面形狀的模板還未見報(bào)道。本論文主要工作如下:利用二次陽極氧化的方法制備了平面氧化鋁模板,具體分析了電解液、電壓和溫度對(duì)氧化鋁模板的影響,詳細(xì)地分析了氧化鋁模板的四種形成機(jī)理:場致助溶模型、場致噴射模型、體積膨脹模型等。首次制備了曲面形氧化鋁模板——柱面形和球面形的氧化鋁模板,利用SEM對(duì)它們所形成的納米孔進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)在柱面形和球面形模板表面形成了高度有序排列的納米孔陣列。橫截面的掃描圖像證實(shí)所形成的納米孔洞沒有彎曲和分叉現(xiàn)象。測量發(fā)現(xiàn)柱面模板內(nèi)外表面納米孔的直徑分別為40和55 nm,說明曲面模板所形成的納米孔道不同于平面時(shí)的直孔,而是一種錐形的納米孔。這些錐形納米孔呈現(xiàn)輻射狀排列,與柱面和球面的法向矢量方向一致。改變膜的曲率半徑,錐形納米孔的直徑和直徑的變化率也隨之改變,其變化率為0.5 nm/μm(膜厚大約為30μm)。即可以通過調(diào)節(jié)曲率半徑的大小,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)納米孔直徑的調(diào)節(jié),而這種調(diào)節(jié)在平面模板情況時(shí)只能通過改變電解液濃度等實(shí)驗(yàn)條件來實(shí)現(xiàn)。對(duì)曲面模板形成的機(jī)理進(jìn)行了分析和簡單討論,得到了錐形納米孔徑漸變與曲面半徑成反比的結(jié)論,即:論文最后展望了曲面模板的其應(yīng)用前景。曲面模板可以形成多孔層-阻擋層-多孔層的夾心結(jié)構(gòu),這種夾心結(jié)構(gòu)中間的阻擋層鋁厚度非常小,使其會(huì)具有p-n結(jié)的一些特性。在曲面模板中生長金屬納米線陣列可以實(shí)現(xiàn)亞波長彩色放大成像,通過增加堆疊的層數(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場成像,因此這種新型曲面模板有望在光學(xué)、電子學(xué)和電化學(xué)方面得到廣泛應(yīng)用。
[Abstract]:As a kind of template material, anodic alumina template (AAO) has been widely used in the preparation of one-dimensional or zero-dimensional materials. The preparation of nano-materials by template method is simple and easy to control. However, the anodized alumina templates used today are all planar shape, and the curved shape template has not been reported. The main work of this thesis is as follows: the planar alumina template was prepared by the method of secondary anodizing, and the effects of electrolyte, voltage and temperature on the alumina template were analyzed in detail. The formation mechanism of alumina template is analyzed in detail: field-induced solubilization model, field-induced injection model, volume expansion model and so on. The curved alumina templates-cylindrical and spherical alumina templates were prepared for the first time. The nano-pores formed by them were observed by SEM. It was found that a highly ordered array of nano-pores was formed on the surface of cylindrical and spherical templates. The cross-sectional scanning images show that the formed nano-pores have no bending and bifurcation. The results show that the diameter of the nanopores on the inner and outer surface of the cylindrical template is 40 nm, and 55 nm, respectively, indicating that the nano-pore formed by the surface template is different from the straight hole in the plane, but is a kind of tapered nano-pore. These tapered nano-holes are radially arranged, in line with the normal vector direction of the cylindrical and spherical surfaces. When the radius of curvature of the film is changed, the diameter and diameter of the tapered nano-pore also change, and the change rate is 0.5 nm/ 渭 m (the thickness of the film is about 30 渭 m). That is, we can adjust the diameter of nano-pore by adjusting the radius of curvature, and this adjustment can only be achieved by changing the concentration of electrolyte and other experimental conditions in the case of planar template. The formation mechanism of surface template is analyzed and simply discussed. The conclusion that the tapered nano-aperture gradient is inversely proportional to the surface radius is obtained. At last, the application prospect of the surface template is prospected. The surface template can form a sandwich structure of porous layer-barrier layer-porous layer. The thickness of aluminum barrier layer in the middle of the sandwich structure is very small, which makes it have some properties of p-junction. The growth of metal nanowire arrays in curved surface templates can achieve sub-wavelength color amplification imaging, and far-field imaging can be achieved by increasing the number of stacking layers. Therefore, this new surface template is expected to be used in optics. Electronics and electrochemistry are widely used.
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1

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本文編號(hào)：2467103