核壳纳米线和纳米管的制备机理及磁性研究

【摘要】：近年来，核壳纳米线和纳米管由于其特殊的结构及性能正成为纳米材料科学、化学、电子学等众多领域广泛研究的对象。由于结构相对复杂，目前核壳纳米线及纳米管的可控制备还存在很大的挑战，进而影响了其性质的研究。本论文第一次提出了一种以聚碳酸酯（PC）重离子径迹为模板，结合化学蚀刻、电化学沉积和电解来制备Cu/Ni核壳纳米线和Ni纳米管的方法，实验过程包括以下多个步骤：首先，用重离子辐照PC薄膜，经过NaOH蚀刻形成圆柱形纳米孔道，用电化学沉积的方法生长Cu纳米线；然后，利用NaOH对沉积完Cu纳米线后的PC模板进行第二次蚀刻，使其在Cu纳米线周围形成环形的纳米缝隙，并在缝隙中电化学沉积Ni而制备Cu/Ni核壳纳米结构；最后，利用电解的方法选择性的去除核心Cu纳米线来获得Ni纳米管。 利用此方法，我们制备出了60nm Cu核心纳米线、Ni壳层厚度在10-80nm的Cu/Ni核壳纳米线和内径为100nm管壁厚度在10-110nm的Ni纳米管。利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对两种纳米结构的形貌和结构进行了表征，证明了此方法的可行性。X射线衍射和选区电子衍射结果表明所制备的纳米线/管为多晶结构，并利用EDX对其成分进行分析。 为了获得不同Ni壳层厚度（管壁厚度）对Cu/Ni核壳纳米线（Ni纳米管）磁性的影响，我们利用振动样品磁强计（VSM）测量了两种纳米结构的磁滞回线，并对它们的性质变化规律做了初步的研究。结果显示，两种纳米结构由于形状异性而存在明显的磁各向异性，易磁化轴平行于纳米线/管方向；当外磁场与纳米线/管平行时，不同Ni层厚度的纳米线/管的磁滞回线具有明显的变化规律，剩磁比与矫顽力都随着Ni层厚度的增加而减少，这主要是与形状异性和磁畴有关；此外，对于Cu/Ni核壳纳米线，由于抗磁Cu和铁磁Ni的共存，随着Ni厚度的增加，Cu/Ni核壳纳米线由强烈的抗磁性逐渐转变为明显的铁磁性。