多通道铝酸锌纳米管制备及机理研究

用模板－电沉积－退火－化学腐蚀工艺制备多通道纳米管。用高纯铝板阳极氧化制作氧化铝模板，在氧化铝模板中，用电沉积法制备金属锌纳米管或纳米线，通过高温退火工艺使氧化铝模板与锌纳米管或线发生界面反应，利用化学腐蚀方法对界面反应后的样品处理，得到多通道铝酸锌纳米管。通过改变高纯铝制造工艺、工艺参数及电沉积锌纳米管或线后的退火参数，探索其对多通道铝酸锌纳米管尺寸大小的影响规律。通过改变铝在阳极氧化过程中的工艺参数，获取不同孔径的氧化铝模板、调节电沉积锌纳米管或线的工艺参数、改变界面反应的退火温度、时间等参数、选择腐蚀剂种类及腐蚀条件等探索制备多通道纳米管内通道数的可控性。研究多通道铝酸锌纳米管的微观结构，探索其形成机理；研究多通道铝酸锌纳米管的可控制造技术及发光等物理性能，为纳米管材料及纳米器件的制备提供科学依据，奠定实验基础，对复杂纳米结构的制造具有重要的科学意义。

铝酸锌纳米材料具有较高的热稳定性、耐蚀、耐磨、化学性能稳定性，绝缘性好、热膨胀系数小、硬度高，紫外阻隔性好等优异性能，在高温陶瓷材料、催化剂、纳米器件等方面有较好的应用。. 本课题在对纳米管制备技术研究基础上，以制备复杂准一维纳米材料为目的，将制备纳米材料的各种方法结合起来制备复杂纳米结构，通过本项目研究制备出了单通道铝酸锌纳米管阵列、氧化锌铝酸锌复合纳米管阵列、铝酸锌纳米模板和多通道铝酸锌纳米管。单通道铝酸锌纳米管阵列纳米管排列整齐，管径大小相等。多通道铝酸锌纳米管形貌结构特殊，其结构外形为纳米棒，纳米棒由七个纳米圆柱孔道组成，孔道排列规则，直径相同。该类结构具有较高的比表面积，形状规则，且制备方法简单，对环境无污染，可在催化、纳米器件、发光材料等领域使用，具有重要的潜在应用价值。. 项目提出了将模板法、电沉积法、固态反应法及选择性刻蚀等方法结合起来制备特殊形貌准一维半导体纳米材料，充分发挥每一种制备方法的优势。为制备复杂形貌纳米材料提供了一种新的途径。. 项目利用高纯铝板阳极氧化制作氧化铝模板，电沉积金属锌纳米线，通过退火工艺发生界面反应，利用化学腐蚀方法对界面反应后的样品处理，首次制备得到了形貌特殊的“多通道铝酸锌纳米管”， 并对成型机理进行了分析。认为形成“多通道铝酸锌纳米管” 的主要原因是氧化铝模板与氧化锌纳米线的充分扩散及在NaOH刻蚀时，亚晶界处能量高容易被刻蚀。. 通过采用模板法、电沉积法、固态扩散法及化学刻蚀法制备“铝酸锌纳米管阵列”和“铝酸锌/氧化锌复合纳米管阵列”等纳米结构工艺研究及机理分析，实现了铝酸锌纳米管结构、形貌及尺寸的可控制备。