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高度有序 Ni 纳米线 / 聚合物 复合材料的制备与表征

高度有序 Ni 纳米线 / 聚合物 复合材料的制备与表征. 宋　杰 ( 应用化学 ) 指导老师：乔正平副教授. 纲要. 意义. 现状. 方法. 实验. 结论. 讨论. 1 意义. 一维纳米材料将在构筑纳米电子和光电子器件等集成电路和功能性元件的进程中充当非常重要的角色。它是纳米材料科学领域的前沿和热点。. 纳米材料器件化在技术和材料性能开发有待提升 具有新结构的纳米器件 新纳米器件功能模式 新硅基器件制造技术 新化学合成、组装技术. Nature Materials 2007 , 6, 810 - 812. 1 目的.

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高度有序 Ni 纳米线 / 聚合物 复合材料的制备与表征

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Presentation Transcript

  1. 高度有序Ni纳米线/聚合物 复合材料的制备与表征 宋　杰 (应用化学) 指导老师：乔正平副教授

  2. 纲要 意义 现状 方法 实验 结论 讨论

  3. 1 意义 • 一维纳米材料将在构筑纳米电子和光电子器件等集成电路和功能性元件的进程中充当非常重要的角色。它是纳米材料科学领域的前沿和热点。 • 纳米材料器件化在技术和材料性能开发有待提升 • 具有新结构的纳米器件 • 新纳米器件功能模式 • 新硅基器件制造技术 • 新化学合成、组装技术 Nature Materials2007, 6, 810 - 812

  4. 1 目的 • Why template route? • Why nanocomposites? • Why Ni nanowires array?

  5. 2 现状——组装技术 (a) 1-dimensional, (b) 2-dimensional, and (c) 0-dimensional colloidal particles Macromolecules, 2007, 40 (24), 8501 -8517,.

  6. (1) Modified by surfacants Interaction forces ~ number of attached AOT（琥珀酸二异辛酯磺酸钠） molecules BaCrO4 and BaSO4 NanoRods Nature, 402, 393 (1999) Angew. Chem. Int. Ed.2003, 42, 2350

  7. (2) Langmuir-Blodgett (LB) Technique Why Surfactants? • hydrophobic coatings • prevent NW aggregation http://aamuri.aamu.edu/NanTech_S_E/nanoPresentention/

  8. BaCrO4 nanorods Ag NanoWires Nano Lett. 2003, 3,1229.

  9. (3) Electric Field Assisted Assembly Appl. Phy. Lett.2000, 77, 9, 1399 Nature2001, 409, 66 Appl. Phy. Lett.2000, 77, 9, 1399

  10. (4) Shear flow assisted alignment surface funtionalization parallel arrays scheme crossed arrays • easiest method • clean, fast, controllable Narrow angular spread Tunable surface coverage Science2001, 291, 630

  11. 3 方法——模板法 • 1970年，Possin最先在硬模板中电化学沉积金属。 Pt金属棒的SEM图 利用基质材料结构中的空隙作为模板进行合成

  12. AAO(多孔阳极氧化铝) Metal nanowires grow out from the nanochannel of AAO Polymer nanotubes synthesized using AAO as template

  13. 方法——阳极氧化铝（AAO）模板 • AAO模板中含有六角阵列排布的、孔径均匀的圆柱形孔洞，密度可高达每平方厘米1011个。 AAO模板的SEM图

  14. 方法——电沉积纳米线流程 电化学沉积 纳米线 散乱的 金属薄膜

  15. 4.1 制备Ni纳米线 4 实验 200nm 2.5h -2.0V DC （vs SCE） 60μm 30min NaOH 2.5h Cu

  16. 4.2 制备灌注聚合物 聚合物 Ni蚀刻剂 纳米复合材料

  17. 灌注PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯） • MMA与AIBN按1000:1的质量比混合 • 镍纳米线浸入预聚合的MMA • 真空除气泡 • 70 ℃，约70 min • 40 ℃，24h • 100 ℃，1h • 除去多余的PMMA以及Ni

  18. 4.3 表征——SEM （Ni-PMMA）

  19. 4.4 表征——XRD（Ni-PMMA）

  20. 4.5 表征——IR （Ni-PMMA）

  21. 5 结论 • 5.1 使用真空镀膜系统，可以给AAO模板镀上均匀的铜膜，而且铜膜的质量满足作为电极的需要，可以用于电沉积。 • 5.2 以饱和甘汞电极（SCE）为参比，使用恒电位仪施加-2.0 V的直流电，可以在AAO模板中电沉积整齐、均一的镍纳米线。而且，镍支撑层能使镍纳米线在去除模板后，仍能保持高度的有序性和方向性。 • 5.3 聚合物灌注法可以有效地使聚合物填充镍纳米线间的空隙，紧密地包裹镍纳米线，形成纳米复合材料。

  22. 6 讨论 • 模板溶解时间 • 镍支撑层蚀刻时间 • 制备多孔聚合物薄膜

  23. PMMA多孔薄膜

  24. 致谢 • 乔正平副教授 • 朱继翔师兄、孟鑫师姐、谢广威师兄 • 梁今明老师、黄华珍老师、许先芳老师、测试中心物相分析室的全体老师

  25. 谢谢！ 欢迎指导与提问

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