多孔阳极氧化铝模板上定向纳米碳管薄膜的制备及其摩擦性能研究

多孔阳极氧化铝模板上定向纳米碳管薄膜的制备及其摩擦性能研究

侯昆[1]2003年在《多孔阳极氧化铝模板上定向纳米碳管薄膜的制备及其摩擦性能研究》文中研究指明本文以固体润滑耐磨材料为应用背景,对在多孔阳极氧化铝(AAO)模板上生成的纳米碳结构薄膜的组织结构及其摩擦性能进行了研究。论文探讨了多孔AAO模板和在模板上纳米碳结构薄膜的制备工艺参数,并讨论了多孔AAO模板上生成的定向纳米碳管薄膜在微载荷条件下的摩擦性能。 室温条件下在草酸溶液中通过两步阳极氧化法制备出孔洞分布均匀有序的多孔AAO模板。采用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)等对多孔AAO模板的微观结构进行了系统的观察,分析了经一步阳极氧化法和两步阳极氧化法制备的多孔AAO模板的区别,并对不同磷酸腐蚀时间对多孔AAO模板的影响进行了详细的分析。 利用交流电沉积法在多孔AAO模板的孔洞中及其表面上沉积出Co和Fe—Co合金。采用化学气相沉积(CVD)法在沉积有催化剂的多孔AAO模板上制备出纳米碳线、定向纳米碳棒和定向纳米碳管。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)和喇曼光谱(Raman)等对在多孔AAO模板上电沉积得到的Co和Fe—Co合金催化剂的表面形貌以及在多孔AAO模板上制备得到的碳纳米结构进行了系统的观察分析。研究表明催化剂的种类及其在多孔AAO模板中的分布对生成何种碳纳米结构起到决定性作用,对各种碳纳米结构的形貌及其生成机理进行详细的讨论。 在环—块摩擦试验机上进行了多孔AAO模板上的定向纳米碳管薄膜的干滑动摩擦试验,研究了微载荷条件下不同滑动速度对摩擦力的影响。利用摩擦力显微镜(FFM)和原子力显微镜(AFM)对多孔AAO模板上的定向纳米碳管薄膜在纳牛顿条件下的摩擦性能进行了初步研究。结果表明:多孔AAO模板上的定向纳米碳管薄膜在干滑动条件下其摩擦力随滑动速度的增加而减小;多孔AAO模板上的定向纳米碳管薄膜在大范围内具有相同的摩擦性能,其摩擦系数仅为0.082。 综上所述,在多孔AAO模板上生成的定向纳米碳管薄膜是一种具有优良摩擦性能的先进材料。

常鹏[2]2007年在《一维半导体纳米材料的制备与特性研究》文中提出本论文以纳米材料的研究为背景,以一维半导体纳米材料的制备为重点,介绍了相关纳米材料领域中的研究进展和我们的研究工作成果。主要研究内容有:1、用草酸溶液作为电解液,制备了多孔阳极氧化铝模板。采用二次氧化法制备出的氧化铝模板孔洞排列有序,孔道平行且直径均匀。通过扩孔处理,这些孔洞的直径可以在30-100纳米范围内变化。2、用化学气相方法,以多孔阳极氧化铝模板为基底制备了管径和管长可控的多壁碳纳米管,研究了催化剂,生长温度,流量比例和反应时间对碳纳米管生长特性的影响。采用类似于电化学沉积类金刚石膜的方法,在多孔阳极氧化铝模板表面沉积了碳纤维。3、采用电场辅助电化学沉积法,在多孔氧化铝模板内沉积了ZnO纳米线阵列,测试结果表明:制备的纳米线是单晶ZnO纳米线,形貌均匀,直径大约为60纳米,并且择优于(101)晶面。4、通过水热反应法制备了平面六角形ZnO纳米片和具有纤维锌矿结构的一维ZnS纳米线,并对ZnS样品进行表征和测试。单晶结构的硫化锌纳米线择优于(001)晶向生长。制备得到的硫化锌纳米线室温下的光致发光光谱通过高斯拟合可得到4个发光峰。

吕仁江[3]2013年在《以阳极氧化铝为模板合成一维钛基与碳基纳米结构材料》文中提出一维纳米材料(纤维、线、棒、带及管)由于独特结构和优良物理化学性能被广泛应用于催化、传感器、电池、电子器件等许多重要技术领域。阳极氧化铝(Anodic Aluminum Oxide,AAO)制备工艺简单,得到的多孔AAO膜孔分布均匀、孔径大小相等并且可调,是合成一维纳米材料可选择的硬模板之一。本论文主要由以下几部分组成:利用硫酸、草酸及磷酸溶液,通过控制氧化电压,制备了不同孔径的AAO模板,并对它们的孔分布、孔结构进行了比较全面的表征,此外,对AAO模板的一些结构模型以及孔形成机理进行了论述。实验表明,AAO膜孔径大小均匀,孔道垂直于表面且彼此平行分立,根据电解液可以方便控制孔径大小。在0.3mol/L硫酸、0.3mol/L草酸、10%磷酸电解液中,我们分别得到了孔径20~30nm、40~60nm、160~200nm的AAO膜。采用表面活性剂P123(EO_(20)PO_(70)EO_(20))为模板剂,以钛酸四丁酯为钛源,以无水乙醇为溶剂,在强酸性环境中制备了介孔TiO_2溶胶前驱体。利用AAO模板通过真空压力诱导技术和原位沉积反应,制备出Al_2O_3修饰有序介孔TiO_2纳米管,纳米管的长度和直径取决于膜板的厚度和孔径。通过XRD、Raman、SEM、TEM、N2吸附-脱附等表征手段,对它们的形貌、组成、晶体结构进行了表征。实验结果表明所合成的样品拥有有序介孔和管状结构,Al_2O_3均匀分布管壁上和TiO_2具有锐钛矿晶型且具有较大的比表面积。通过滴膜法制作Al_2O_3修饰介孔TiO_2纳米管薄膜型电极,探索了在室温条件下,高灵敏度和使用寿命长的检测NO_x气体的传感器。利用AAO模板的圆柱形纳米孔道,通过葡萄糖和乙酸镍的混合物前驱体热分解碳化获得镍/中空碳纳米纤维复合物。所合成的样品具有多孔、中空一维纳米结构,镍纳米粒子均匀分布和高度均匀分散在碳纳米纤维上。镍/中空碳纳米纤维复合物有良好的吸附特性,此外功能性镍纳米粒子对氮氧化物(NO_x)拥有气敏响应。实验结果表明:在室温下镍/中空碳纳米纤维复合物薄膜的气体传感器检测NO_x气体可以获得快速的响应时间和较高的灵敏度。通过蔗糖作为碳源和Ni(Ac)_2作为镍源,以多孔AAO膜为模板合成了具有磁性的多孔碳纳米纤维复合体材料。用所制备的多孔磁性材料做为吸附分离剂,在室温下考察了该多孔磁性材料对水溶液中有机染料罗丹明B的吸附性能。在对有机染料罗丹明B的吸附脱附研究中,800oC碳化得到的磁性碳纳米纤维材料具有最大吸附率。在气敏测试中,对于直径为200nm的磁性碳纳米纤维膜气体传感器灵敏度相对较高并且稳定。

李婷[4]2006年在《定向纳米碳管及其复合光电导的制备及表征》文中进行了进一步梳理本论文研究了可控制备了氧化铝模板,包括对纳米孔的直径大小及孔深的有效控制。用电沉积法在纳米孔中沉积催化剂钴。该模板用C_2H_2作碳源CVD法制备纳米碳管时,纳米孔底的钴起着催化的作用,从孔底生长出纳米碳管。由于孔的限制作用,氧化铝模板中的纳米碳管垂直于基底生长。通过沉积时间的改变可在纳米孔的底部沉积不同量的钴,并研究了钴沉积量对纳米碳管生长的影响。CVD法实验表明,在一定的沉积条件下会使每个纳米孔中拥有多颗Co催化剂,能生长出直径小于模板的纳米孔、并保持直径均匀分布的竹节状的纳米碳管膜。 纳米碳管长出氧化铝模板外后,由于失去了纳米孔的限制作用,就会失去其原有的定向性。为了重新得到定向性好的纳米碳管膜,必须切除孔外的纳米碳管,为此对已制备的此类纳米碳管膜进行了超声处理。实验结果证明,随着超声时间的延长,顶部纳米碳管会逐渐被截去,从而重新得到模板中定向性很好的纳米碳管膜。此外,作者还实现了将生长在铝基板上的定向纳米碳管膜与铝基底从其底部分离,并将其反过来作为纳米碳管膜的工作面使用,这样可以得到包含定向纳米碳管的非常平整的上表面,有利于复合膜的制备和进一步的应用制备。 通过化学修饰制备了接枝十二胺的单壁纳米碳管,其在溶液中的分散性和聚合物的相容性有了明显的改善。制备了单壁纳米碳管/酞菁氧肽复合光电导材料,并以其为载流子产生层制备双层感光体,通过光致放电法研究其光电导性能,复合材料的光敏性在全波长范围内比单一的酞菁氧肽有了很大的提高,当掺杂单壁纳米碳管重量比达到5%时,复合的光敏性最佳,其中在570nm处的光敏值比纯的酞菁氧肽提高了2.5倍。由酞菁氧肽到纳米碳管分子间的光致电荷转移作用提高了酞菁氧肽光生载流子的解离效率,是光电导优化的原因。

参考文献:

[1]. 多孔阳极氧化铝模板上定向纳米碳管薄膜的制备及其摩擦性能研究[D]. 侯昆. 浙江大学. 2003

[2]. 一维半导体纳米材料的制备与特性研究[D]. 常鹏. 兰州大学. 2007

[3]. 以阳极氧化铝为模板合成一维钛基与碳基纳米结构材料[D]. 吕仁江. 黑龙江大学. 2013

[4]. 定向纳米碳管及其复合光电导的制备及表征[D]. 李婷. 浙江大学. 2006

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多孔阳极氧化铝模板上定向纳米碳管薄膜的制备及其摩擦性能研究
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