基于AAO模板法制备高度取向一维纳米材料及其场发射性能研究

发布时间：2018-03-13 14:15

本文选题：二氧化钛　切入点：AAO　出处：《杭州师范大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着一维纳米材料在电学、光学等领域的广泛应用,其制备方法获得了快速发展,例如溶胶-凝胶法、气相沉积法、静电纺丝法等。然而迄今为止仍然缺乏高度取向、结构可控一维纳米材料的构筑方法。针对这些问题,在本论文中我们采用“软模板”与“硬模板”相结合的策略,通过旋涂或高分子共混物/嵌段共聚物与阳极氧化铝模板(AAO)的共同作用,成功制备了取向度较高的二氧化钛纳米棒(管);采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段表征了其结构,并系统考察了前驱体含量、共混高分子组分以及嵌段比例等因素对其结构和晶体颗粒的影响规律;在此基础上,通过二次旋涂或者水热方法,获得了二氧化钛/氧化锌一维纳米复合材料;以场发射为例,探讨了所得一维纳米材料的性能,并明确了二氧化钛晶体颗粒尺寸在其结构与性能之间扮演的重要角色。1、旋涂与AAO模板相结合构筑高度取向二氧化钛纳米棒/管及其场发射性能研究:将二氧化钛前驱体异丙醇钛(TTIP)在AAO模板上直接旋涂,经高温煅烧和模板去除,成功制备了高度取向的一维二氧化钛纳米材料;通过前驱体含量、煅烧温度等参数的调控,可以有效控制其管壁厚度、晶体类型等;考察了所得材料的场发射性能,结果表明,二氧化钛晶体颗粒尺寸在其中扮演了重要角色,即,在其它条件不变的情况下,颗粒尺寸越小,其场发射性能越佳;2、高度取向一维二氧化钛/氧化锌纳米复合材料的构筑与性能研究:以第一部分所得异丙醇钛/AAO复合物为基础,通过二次旋涂或者水热方法,结合煅烧和模板去除,成功制备了二氧化钛/氧化锌的纳米复合材料;二次旋涂所得样品呈“双层”结构,其中外层为二氧化钛,内层为氧化锌颗粒;与纯二氧化钛和纯氧化锌相比,纳米复合材料在紫外区和可见光区的吸收性能均得以显著提高;而经水热反应之后,我们得到了新颖的“狼牙棒状”结构,其内部为二氧化钛纳米管,而外部为氧化锌的针状结构;该复合材料具备一定的场发射性能;3、基于PS/PEO共混物与AAO双级模板法制备高度取向TiO2一维纳米材料及其场发射性能研究:通过高分子/TTIP/共溶剂与AAO孔道内壁的毛细作用,将共混物引入AAO孔道,以TTIP与PEO之间的络合作用以及AAO孔道的强烈受限为基础,在高分子共混物的“软模板”与AAO“硬模板”的共同作用下,成功制备了高度取向的二氧化钛一维纳米材料;实验中,前驱体含量以及高分子共混比例等因素对所得材料的结构,特别是晶体颗粒大小产生显著影响;场发射测试表明,晶体颗粒最小的样品(PS/PEO/TTIP 1:1:1)表现出最好的场发射性能;4、PS-b-PEO微相分离与AAO双级模板法制备高度取向TiO2纳米材料及其场发射性能研究:在毛细力作用下将嵌段共聚物与TTIP引入AAO孔道中,通过嵌段共聚物自组装和AAO模板相结合的策略,成功制备了高度取向的二氧化钛纳米棒;通过溶液浓度和嵌段共聚物分子量的调节,实现了对二氧化钛晶体颗粒尺寸以及场发射性能的有效调控;其中,PS-PEO分子量为58500-37000 g/mol,且PEO与TTIP含量比为1:3.87时,其性能最佳。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：杭州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1

【参考文献】