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AAO模板法制备的一维磁性纳米管及纳米线阵列的结构与磁性

宋力晶  
【摘要】: 近年来,在纳米科学技术蓬勃发展的背景下,低维材料在基础研究方面方兴未艾,其潜在的应用价值和所提出的新颖物理问题,吸引了众多的科学工作者的注意。而一维的纳米线、纳米管也一直是人们注意的焦点。 磁性纳米线、纳米管在超高密度存储、催化化学及纳米医学、生物科技等方面存在着巨大的应用价值。本文利用电化学方法制备出多孔氧化铝模板(AAO模板),并以此为模具制备出了一维NiFe_2O_4纳米管及Co_xCu_(1-x)(0.20≤x≤0.85)纳米线阵列。 在本论文中,我们以Ni和Fe的硝酸盐为沉积液,利用模板浸泡沉积法,再经过不同温度下热处理,成功制备了NiFe_2O_4纳米管,可通过变化模板制备条件来改变纳米管的长度及直径,也可通过沉积的工艺条件来控制纳米管的管壁厚度,并且发现此方法对于制备氧化物纳米管来说具有通用性。 分别以400℃,500℃,600℃进行热处理而得到镍铁氧体纳米管。分析了样品的结构、形貌,并对其磁性进行了初步的研究。透射电镜(TEM)和选区电子衍射表明样品为多晶的管状结构;XRD和原子吸收光谱的测试表明样品为尖晶石结构;室温和低温穆斯堡尔谱(MS)的测量表明,由于纳米管的特殊结构,其界面原子状态占有很大的比例。并且随热处理温度的升高,纳米管的晶粒长大,超精细场也随之增大。而样品的宏观磁性并没有表现出明显的各向异性。 我们用多孔氧化铝模板,以混合的Co和Cu的硫酸盐溶液作为电解液,用电化学沉积的方法制备出Co_xCu_(1-x)(0.20≤x≤0.85)合金纳米线阵列,纳米线直径约70nm,长度约4μm,长径比大于50,粗细较均匀且分散性较好。X射线衍射分析的结果表明Co和Cu形成了单相固溶体,振动样品磁强计(VSM)测量表明样品具有明显的磁各向异性。 对样品在不同温度下进行热处理,使亚稳态的Co-Cu固溶体的结构发生了变化,XRD分析表明650℃热处理后会在纳米线中形成分离的Co相和Cu相。VSM结果看出,当外场垂直于纳米线长轴方向时,不同温度下热处理的样品矫顽力随热处理温度的变化很小,磁滞回线没有明显的变化;而当外场平行于纳米线长轴方向时,不同温度热处理的样品矫顽力则随热处理温度的升高而逐渐增大,且在650℃时,矫顽力出现了显著的增加,与XRD所表现出来的结果相对应。


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