硅纳米线和镁铝氧化物纳米结构的可控制备及应用

发布时间：2018-05-03 02:02

  本文选题：CVD + 硅纳米线　； 参考：《天津理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：本文以硅纳米线及镁铝尖晶石一维纳米结构材料作为研究对象,系统地研究了采用化学气相沉积(CVD)技术制备一维纳米结构的生长条件、生长机制及形态控制方法等,并探索了这些一维纳米材料在电化学领域中的应用。首先,本文采用直流电弧等离子体喷射CVD技术制备硅纳米线。硅片作为衬底及硅源,镍作为催化剂,在氢/氩高温等离子体的作用下,成功制备了硅纳米线。研究结果表明,硅纳米结构的形态及尺寸主要依赖生长温度及生长时间,当生长温度达到900℃,生长时间达到15 min时,会形成直径约50 nm、长度可达几十微米的硅纳米线。另外,先对硅基片进行碱刻蚀后,不仅可以横向生长硅纳米线,甚至可以形成图案,该方法在图案化技术中具有应用潜力。其次,本文仍然采用直流电弧等离子体喷射CVD技术,铝片为衬底及铝源,硝酸镁及硝酸摮作为镁的来源及镍催化剂前驱物,制备了镁铝尖晶石一维纳米材料。通过调整气体流量、电源功率、催化剂前驱物的含量等工艺条件,成功制备出了不同形态的镁铝尖晶石纳米结构。测试表明,这些镁铝尖晶石纳米结构具有Mg_(0.36)Al_(2.44)O_4分子式,是一种一维的线状或带状纳米材料。用CVD技术制备镁铝尖晶石在中外文献中鲜有报道,是一种新颖的制备镁铝尖晶石工艺。最后,采用电沉积技术将Mg_(0.36)Al_(2.44)O_4修饰到GCE上,构建Mg_(0.36)Al_(2.44)O_4/GCE传感电极,探索镁铝尖晶石在电化学传感器方面的应用。使用Mg_(0.36)Al_(2.44)O_4/GCE传感电极构建电化学传感体系,用于检测对苯二酚(HQ)、邻苯二酚(CC)、间苯二酚(RC)等三种苯二酚(C6H4(OH)2)异构体。通过调节优化支持电解液的离子强度和pH值等检测参数,实现了对苯二酚三种异构体的同步检测。实验表明,电沉积时间为10 min的Mg_(0.36)Al_(2.44)O_4/GCE传感电极分辨能力最强。Mg_(0.36)Al_(2.44)O_4/GCE传感电极用于检测苯二酚的三种异构体时,具有检测限低、选择性高、分辨力强以及抗干扰能力强等优点,于是基于Mg_(0.36)Al_(2.44)O_4/GCE的电化学检测方法具有广阔的应用前景。
[Abstract]:In this paper, the growth conditions, growth mechanism and morphology control methods of one-dimensional nanostructures prepared by chemical vapor deposition (CVD) technique were systematically studied with silicon nanowires and magnesia-aluminum spinel one-dimensional nanostructures as research objects. The application of these one-dimensional nanomaterials in electrochemical field was also explored. Firstly, silicon nanowires were prepared by DC arc plasma jet CVD technique. Silicon nanowires were successfully prepared by hydrogen / argon high temperature plasma using silicon wafer as substrate and silicon source and nickel as catalyst. The results show that the morphology and size of silicon nanostructures mainly depend on the growth temperature and growth time. When the growth temperature reaches 900 鈩，

本文编号：1836464