Synthesis of carbon nanotube arrays using ethanol in porous anodic aluminum oxide template

Carbon nanotube (CNT) arrays confined by porous anodic aluminum oxide (AAO) template were synthesized using ethanol as reactant carbon source at low pressure. Images by scanning electron microscope (SEM) and low magnification transmission electron microscopy (TEM) show that these CNTs have highly uniform outer diameter and length, absolutely controlled by the diameter and depth of nano-channel arrays of the AAO. High resolution transmission electron microscopy (HRTEM) imaging indicates that the graphitization of the CNT walls is better than the results reported on this kind of template-based CNT arrays, although it is not so good as that of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) synthesized by catalysis. CNTs synthesized using acetylene as reactant gas show much less graphitization than those prepared using ethanol by comparing the results of HRTEM and Raman spectroscopy. The etchingeffects of decomposed OH radicals on the amorphous carbon and the roughness of AAO nano-channel arrays on the CNTs growth were employed to explain the graphitization and growth of the CNTs.     

以AAO模板为基底可控合成一维碳纳米材料

将不负载任何活性组分的阳极氧化铝模板分别放入两段炉中,700℃下催化裂解乙炔可控合成一维碳纳米材料,反应气氛分别为氩气和氢气;产物通过扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜进行了表征.结果表明:当反应气氛为氩气时,第一段炉中模板表面为相互缠绕的蠕虫状的碳纳米管,其直径在100nm左右,模板孔内为开口的碳纳米管,其直径约为50nm左右;第二段炉中模板表面沉积了密集的碳纳米棒,其形貌规整,棒体很直,散落在模板表面,粗的直径约200nm,细的约100nm,长度短的不到1μm,长的约2.5μm;当反应气氛为氢气时,模板表面沉积了规整的直立碳纳米棒,其长度长的约1μm,短的约为100nm,粒径约为50nm.所合成的碳纳米棒为实心的断断续续的石墨片层组成的波纹状结构.     

Well-aligned carbon nanotube array membrane synthesized in porous alumina template by chemical vapor deposition

A new simple approach was devetoped for preparing wetl-aligned and monodispersed carbon nanotube (CNT) array membrane within the cylindrical pores of anodic aluminum oxide (AAO) template by chemical vapor deposition (CVD). Acetylene and hydrogen were used in the CVD process with Fe-catalyzer at 700°C under 250 Pa. Scanning etectron microscope (SEM) and transmission etectron microscope (TEM) were employed to characterize the resulting highly-oriented uniform hollow tube array which had a diameter of about 250 nm, a tube density of 5.3x10⁸ cm² and a length of about 60 μm. The length and diameter of the tubes depend on the thickness and pore diameter of the template. The growth properties of the CNT array film can be achieved by controlling the structure of the template, the particle size of Fe-catalyzer, the temperature in the reactor, the flow ratio and the deposition time. The highly-oriented and uniform CNT array membrane fabricated by this simple method is very much useful in a variety of applications.     

二氧化锆纳米管的制备与结构性质研究

在阳极氧化铝模板的孔内，利用溶胶-凝胶法制备出高度有序的二氧化锆纳米管。利用扫描电子显微镜、透射电镜、X-射线能量色散谱、X射线衍射和X-光电子能谱研究和表征了二氧化锆纳米管阵列的形貌和晶体结构．结果表明：二氧化锆纳米管均匀有序排列，并相互平行组装在阳极氧化铝模板的孔中．二氧化锆纳米管的长度和直径取决于所制备的膜板的厚度和孔径，这种大面积制备二氧化锆纳米管的新方法对其在气体检测器及各种工程材料的实际应用上具有重要的意义．     

羟基磷灰石纳米线的可控制备

用P2O5和Ca(NO3)2作为前驱体溶液，将溶胶—凝胶法与氧化铝模板(AAO)技术相结合，大面积制备出结构均匀、晶相一致、彼此平行且高度有序的羟基磷灰石(HAP)纳米线．结果表明，通过控制制备AAO模板的条件，可达到控制HAP形貌的目的．     

多孔阳极氧化铝模板的制备与表征

以硫酸、草酸和磷酸分别作为电解液,利用电化学法制备了阳极氧化铝模板(AAO).实验发现,电解液成分的不同对模板的孔径和有序度影响很大.硫酸电解液制备的AAO模板孔径最小,孔洞有序度较高,孔密度最大,磷酸电解液制备的AAO模板孔径最大,有序度较差,孔密度最小,而且孔道中出现了Y型的分叉.实验中改进了去除AAO模板背面阻挡层的方法,有效地解决了浸泡方法对模板表面腐蚀严重的问题.实验总结了不同电解液制备AAO模板较佳的实验条件.     

用AAO模板及脉冲激光溅射制备量子点阵

 利用多孔阳极氧化铝(anodic aluminum oxide,AAO)作为模板,采用准分子脉冲激光溅射方法(pulsed laser deposition,PLD)成功制备了光荧光材料La_0.95Eu_0.05BaB₉O₁₆的量子点阵,用扫描电镜表征了AAO模板和制备的量子点阵,测量了靶材和量子点阵的光荧光谱.讨论了用此方法制备的量子点阵的结构和发光特性.证明此方法可为未来制备其它材料的量子点阵开辟了一条途径.     

双扩散模板法制备卤化银纳米线及其光催化性能

在室温条件下,通过溶液的双扩散法于AAO模板中制备AgX纳米线,利用XRD,SEM和TEM等分析手段对纳米线进行了表征,结果表明,用该方法合成的AgX纳米线阵列分布均匀,取向性极好,直径50nm,与AAO模板的孔径一致.通过纳米线阵列膜对罗丹明B的降解情况对其光催化活性进行了测试,结果表明AgX纳米线具有良好的光催化性能.     

多孔氧化铝模板中交流沉积铁与铁铜纳米线阵列

采用二次阳极氧化法制备高度有序的多孔阳极氧化铝模板,采用阶梯降压法减薄致密的阻挡层.在不同铁铜离子摩尔比的电解液中,以铝基底和铂电极作为两电极,利用交流电化学沉积法,在氧化铝模板上成功制备了铁及铁铜纳米线.利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对铁及铁铜纳米线的微观结构和形貌进行了分析.结果表明,制备的铁及铁铜纳米线排列有序,粗细均匀,其直径与模板的孔径一致.     

碳纳米管平板显示器有限差分法模拟

采用有限差分法,根据碳纳米管平板显示器的特点选择合适的边界条件,分析了碳纳米管平板显示器内部的电场分布和场增强因子随碳纳米管直径、长度和碳纳米管之间间隔的变化关系。计算结果表明,当碳纳米管之间间隔大于碳纳米管长度3倍时,碳纳米管之间的屏蔽效应可以忽略不计,电场强度和场增强因子随碳纳米管长度增大而线性地增大,当碳纳米管直径较小时,电场强度和场增强因子随碳纳米管直径减小迅速增大。     

磁性氧化铁纳米线的制备与表征

通过溶胶-凝胶法在氧化铝模板（AAO）中制备出了磁性Fe_2O_3纳米线阵列,然后去除AAO模板得到磁性Fe_2O_3纳米线。用SEM,TEM,FTIR,EDX,VSM对磁性纳米线的形貌、微结构和磁性能进行表征。SEM和TEM结果显示磁性纳米线的直径约为50～80nm,长度在8～10μm,长径比为120～180;FTIR和EDX结果表明制备的产物是磁性Fe_2O_3纳米线;VSM结果表明磁性氧化铁纳米线阵列存在明显的磁各向异性。此外,采用Zeta电位仪对磁性Fe_2O_3纳米线表面的电性进行了研究,结果表明纳米线表面带正电荷,有利于和动物细胞相结合。     

硅基多孔阳极氧化铝模板的制备研究

利用电子束蒸发在硅衬底上制备Al膜,并制备硅基阳极氧化铝(AAO)模板;利用X射线衍射和扫描电子显微镜对模板的结构和形貌进行了表征;利用计算机对阳极氧化电流的实时观测监控了硅基AAO模板的自组装过程.优化了制备孔洞规则的高质量硅基阳极氧化铝模板的条件,该模板对进一步研究硅基AAO模板多铁功能纳米管线及相应的器件奠定了基础.     

基于多孔氧化铝模板的勃姆石纳米线的形成

使用高纯铝箔作为初始原料,以多孔阳极氧化铝模板为中间产物,通过对多孔阳极氧化铝模板进行水热反应的方法制备出勃姆石（γ-AlOOH）纳米线,产物的特征长度为60 nm,直径在2～5 nm之间。整个实验方法简单,且没有引入其他杂质元素。分析了反应过程及水热反应温度和时间对勃姆石纳米线形貌的影响,并通过对比实验表明AAO模板的纳米多孔结构是水热反应生成勃姆石纳米结构的必要条件和主要原因。     

量子线器件电致性能模拟研究

用硅基铂钛夹层AAO多孔模板-溶胶凝胶法成功地制备出有序的TiO2纳米线阵列;并用Synopsys TCAD微电子器件仿真软件Sen.Taurus Device模块,模拟分析了单根纳米线的电致物理性能,重点研究纳米线的直径和长度与电导和电压的关系。     

多孔氧化铝膜调制的银纳米颗粒的表面增强荧光效应

采用氧化还原方法,在多孔氧化铝膜（Anodic Aluminum Oxide,AAO）模板中直接反应生成银纳米颗粒（SNPs）,制备出一种新型的AAO/SNPs纳米复合结构衬底.在532nm连续激光的激发下,研究了位于该纳米复合衬底上Rh6G分子的荧光增强效应.结果表明,AAO/SNPs纳米复合衬底对Rh6G的荧光发射强度与未经SNPs修饰的AAO对Rh6G的荧光发射强度相比,增强倍数可达6倍左右,而且荧光增强因子与AAO的孔径大小有关.此外本文还运用局域场增强理论对纳米复合体系中的荧光增强效应进行了分析讨论,并探讨了空间周期调制的金属纳米复合衬底对表面增强荧光效应的独特优点.     

Determination of electron orbital magnetic moments in carbon nanotubes

The remarkable transport properties of carbon nanotubes (CNTs) are determined by their unusual electronic structure. The electronic states of a carbon nanotube form one-dimensional electron and hole sub-bands, which, in general, are separated by an energy gap. States near the energy gap are predicted to have an orbital magnetic moment, mu(orb), that is much larger than the Bohr magneton (the magnetic moment of an electron due to its spin). This large moment is due to the motion of electrons around the circumference of the nanotube, and is thought to play a role in the magnetic susceptibility of CNTs and the magnetoresistance observed in large multiwalled CNTs. But the coupling between magnetic field and the electronic states of individual nanotubes remains to be quantified experimentally. Here we report electrical measurements of relatively small diameter (2-5 nm) individual CNTs in the presence of an axial magnetic field. We observe field-induced energy shifts of electronic states and the associated changes in sub-band structure, which enable us to confirm quantitatively the predicted values for mu(orb).     

阳极氧化处理的铝为模板电化学沉积铜纳米线

研究如何去除阳极氧化铝膜(AAO)纳米孔与铝基之间的阻挡层。介绍了一种氧化铝模板经阶梯降流处理后可以有效去除AAO模板阻挡层的新方法,并以带铝基的氧化铝膜为模板直流电化学沉积制备了线径可控、大小均一的晶态铜纳米线。     

Patterned deposition of multi-walled carbon nanotubes on self-assembled monolayers

The excellent electro-mechanical properties and chemical stability of CNTs promise a prospective ap- plications in nanotechnology. For electronic applica- tions, CNTs have been proved successful in practice in producing components such as a junction and f…     

Bi3．15Nd0．85Ti3O12纳米管阵列的制备与微结构表征

采用溶胶-凝胶法,在孔径为100nm的阳极氧化铝模板中制备了Bi3．15Nd0．85Ti3O12（BN（IT）纳米管阵列．通过XRD、SEM、TEM、HRTEM、SAED和Raman光谱测试手段对纳米管阵列的物相、微结构和声子振动特性进行了表征．研究表明,所合成BNdT纳米管为钙钛矿相多晶结构,纳米管外径约为100nm,管壁厚约10nm,长度达几个微米．Raman光谱分析表明,Nd离子部分取代了类钙钛矿层中A位的Bi离子．     

激光分子束外延法制备Fe纳米阵列结构

采用阳极氧化铝箔的方法制备了孔径分布均匀的阳极氧化铝(AAO)模板,然后通过激光分子束外延(LMBE)的方法在这些孔洞里生长有序铁纳米阵列,根据控制生长的条件,生长出纳米线、纳米管,以及高度有序的量子点阵列,甚至得到纳米复制的新的复形模板.实验发现,虽然LMBE系统本身的高度可控性是这些不同类型的有序纳米阵列的前提,但不同材料在模板纳米孔洞里的不同生长趋向以及生长模式是探索可控生长的决定因素.这些可控参数的深入探讨为纳米阵列材料在微器件和纳米复制领域将有更直接的实际意义.