一维金属硫(氧)化物纳米结构的制备与特性研究

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近十年米,由于纳米管、纳米线、纳米带、纳米同轴电缆等一维纳米材料的结构特点,诱人的物理特性,以及在纳电子器件领域的滞在应用前景,引起了国际纳米材料领域的极大兴趣。鉴于金属氧化物、硫化物一维纳米结构较宽的应用范围,本论文就其制备、微结构和物理特性进行了研究,主要内容包括: 1)利用所设计的定向渗透组装工艺,成功地在多孔阳极氧化铝(AAO)模板中合成了金属硫化物纳米线和纳米管。该工艺方法简单,巧妙地利用了二甲基亚砜(DMSO)的渗透功能,以及它在一定条件下可分解出硫化氢以提供硫源,使模板法制备一维纳米结构趋丁更加简单,为无损组装和制造纳电子器件提供了新的研究基础。研究发现,通过控制DMSO分解的速度和氨气的吸附,可以在相同直径的孔道中调节纳米线(管)的生长直径。FeS纳米线磁特性分析表明,随着纳米线直径的减少,纳米线的饱和磁化强度及矫顽力逐渐减小,当纳米线的直径减小到约20nm时,呈现超顺磁状态。NiS<,2>纳米管(厚20nm,直径200nm)的矫顽力为Hc=365.9 Oe,比NiS<,2>粉末样品的矫顽力大4.6倍。 2)利用所设计的渐进渗透腐蚀原理,同时施加一外加诱导磁场,成功地制备了Fe<,3>O<,4>单品纳米线。所制备的单品纳米线的长轴沿<100>方向;易轴<110>沿外加磁场方向,且垂直纳米线的K轴。磁性测试显示:Fe<,3>O<,4>单品纳米线的饱和磁化强度为82emu/g,矫顽力(Hc)85.3Oe。诱导磁场可以有效改变磁单品纳米线的易轴取向,从而改变其磁特性,如获得相对高的饱和磁化强度、低矫顽力、低剩磁;并且,可推断这种易轴取向排列的纳米线具有很高的最大磁导率。所制备的Fe<,3>O<<4>单品纳米线有望因满足软磁材料的高Bs、高μ、高Tc、低Pc、低Hc特性,而使铁氧体成为更有应用前景的特性材料。 3)采用喷雾热解技术与磁场诱导相结合,通过设计和控制亚微米雾滴与环境溶液的接触方式,成功地制备了Fe<,3>O<,4>单品纳米带。Fe<,3>O<,4>纳米带的生长方向和易磁化方向均为[110],这个方向被证实是诱导磁场控制的结果。论文对Fe<<3>O<,4>单品纳米带的生长机理做了详细的讨论。 4)利用异步脉冲超声喷雾热解技术,成功地在非品衬底上合成了垂直衬底生长的BiSI纳米棒结构薄膜。BiSI纳米棒薄膜的介电性质测试显示,介电常数、介电损耗不仅与纳米微粒的尺寸有关,还与微粒的形状密切相关。这为利用喷雾热解技术制备垂直衬底生长的一维纳米结构薄膜提供了实验室基础;同时,在无须任何配位剂及在相对很低的温度下,利用此工艺还制备了γ-Gd<,2>S<,3>纳米颗粒膜。
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