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多孔阳极氧化铝模板电化学沉积磁性纳米线阵列

作　者: 王保利
导　师: 崔春翔
学　校: 河北工业大学
专　业: 材料学
关键词: AAO模板磁性纳米线直流电沉积磁各向异性
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着电子信息科学与技术的发展,磁性纳米线有序阵列在超高密度磁性存储方面具有诱人的应用前景,已经成为一维纳米结构材料家族中的重要一员。采用AAO模板直流电化学沉积法可以制备磁性纳米线阵列,且这种方法简单、经济,具有其他方法无法比拟的优势。本论文选用AAO模板,通过直流电沉积的方法,在水溶液中分别制备Co纳米线阵列和Sm–Co合金纳米线阵列,用XRD、FESEM、TEM、VSM设备对纳米线的结构、形貌、成分、磁性能进行详细分析。主要工作内容及研究结果如下:1.采用二次阳极氧化法成功制备出AAO模板,通过改变退火状态、电解液种类、电解液浓度、氧化次数来控制AAO模板的纳米孔直径、孔隙率、孔洞有序性、孔道平直性及模板厚度等参数。研究发现,制备AAO模板的最佳工艺条件为:采用纯铝箔在500℃下退火5h后,在0.3mol/L的草酸电解液中二次阳极氧化,氧化电压为40V,氧化温度控制在10℃以下。2.利用AAO模板成功制备出Co纳米线阵列,研究了电压、pH值、溶液浓度和热处理对Co纳米线的结构及磁性能的影响。试验表明,制备的Co纳米线阵列均为HCP结构,具有择优取向,有很强的织构性,且未被氧化。Co纳米线阵列表现出了明显的形状各向异性,有效各向异性由形状各向异性和磁晶各向异性共同决定。在一定范围内,改变试验参数可以使Co纳米线阵列的结构发生改变,进而改变其磁性能。3.在水溶液中采用直流电沉积法成功制备出Sm–Co合金纳米线阵列,纳米线为非晶结构,具有很好的线性结构,线径均匀。Sm–Co合金纳米线在AAO模板孔壁中断续生长,表面并不是十分光滑,局部区域有凹坑。虽然纳米线中含有其他杂质元素,但本文所得Sm–Co纳米线中Sm的沉积量很高,Sm、Co的原子比为78.1:21.9。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 纳米材料  9-11
    1.1.1 纳米材料的发展及特性  9-10
    1.1.2 纳米材料的制备  10-11
  1.2 纳米磁性材料  11-12
    1.2.1 纳米磁性材料的分类及特性  11-12
    1.2.2 一维纳米磁性材料  12
  1.3 论文研究的内容与意义  12-16
    1.3.1 AAO模板的研究与意义  13
    1.3.2 Co纳米线阵列的研究与意义  13-14
    1.3.3 Sm-Co合金纳米线阵列的研究与意义  14-15
    1.3.4 论文的创新性及主要工作  15-16
第二章试验材料、工艺及表征  16-22
  2.1 试验材料及设备  16-17
    2.1.1 试验材料  16
    2.1.2 试验制备设备  16-17
    2.1.3 试验检测设备  17
  2.2 试验工艺  17-21
    2.2.1 AAO模板的制备工艺  17-19
    2.2.2 纳米线的制备工艺  19-21
    2.2.3 纳米线的解离  21
  2.3 试验结果的表征  21-22
第三章 AAO模板的制备  22-31
  3.1 引言  22-23
  3.2 AAO模板的微观组织及形貌  23-25
    3.2.1 AAO模板的相结构分析  23
    3.2.2 AAO模板的形貌分析  23-25
  3.3 制备条件对AAO模板微观形貌的影响  25-30
    3.3.1 退火对AAO模板的影响  25-26
    3.3.2 退火时间的影响  26-27
    3.3.3 阳极氧化次数对AAO模板的影响  27-28
    3.3.4 电解液浓度对AAO模板的影响  28-30
    3.3.5 其他条件对AAO模板的影响  30
  3.4 本章小结  30-31
第四章 Co纳米线阵列的制备  31-49
  4.1 Co纳米线的研究背景  31
  4.2 试验内容  31-32
  4.3 Co纳米线阵列的表征  32-36
    4.3.1 带有AAO模板的Co纳米线阵列的结构分析  32-33
    4.3.2 带有AAO模板的Co纳米线阵列的形貌表征  33-34
    4.3.3 溶解AAO模板后的Co纳米线阵列的形貌表征  34-35
    4.3.4 溶解AAO模板后Co纳米线阵列的成分分析  35-36
  4.4 Co纳米线结构及磁性能分析  36-47
    4.4.1 沉积电压对Co纳米线阵列结构和磁性能的影响  36-39
    4.4.2 pH值对Co纳米线阵列结构和磁性能的影响  39-42
    4.4.3 CO~(2+)浓度对Co纳米线阵列结构和磁性能的影响  42-45
    4.4.4 热处理对Co纳米线阵列结构和磁性能的影响  45-47
  4.5 本章小结  47-49
第五章 Sm-Co纳米线阵列的制备  49-56
  5.1 Sm-Co纳米线阵列的研究背景  49
  5.2 试验内容  49
  5.3 试验结果与分析  49-55
    5.3.1 Sm-Co纳米线阵列的结构分析  49-50
    5.3.2 Sm-Co纳米线阵列的FESEM形貌分析  50-51
    5.3.3 Sm-Co纳米线阵列的TEM形貌分析  51-52
    5.3.4 Sm-Co纳米线阵列的成分分析  52-53
    5.3.5 Sm-Co纳米线阵列的磁性能分析  53-54
    5.3.6 热处理对Sm-Co纳米线阵列磁性能的影响  54-55
  5.4 本章小结  55-56
第六章结论  56-57
参考文献  57-62
发表论文和参加科研情况说明  62-63
致谢  63

多孔阳极氧化铝模板电化学沉积磁性纳米线阵列

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