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铁氧化物纳米粒子的制备及其特性研究

发布时间:2018-05-30 18:47

  本文选题:化学共沉淀 + 电化学沉积 ; 参考:《长春理工大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着纳米技术的迅速发展,铁氧化物纳米材料因其独特的物化性能,在实际生活及科学研究中占据着举足轻重的地位。其主要应用领域包括:催化、新能源材料、气体传感器、电子材料、环境净化、生物医学工程、磁记录介质等。本文主要利用水相化学反应中的化学共沉淀法(Chemical Coprecipitation Method)和阴极原位电化学沉积法(Electrochemical Deposition Method)合成了具有良好分散性的球形Fe_3O_4磁性纳米粒子(Magnetic nanoparticles,MNPs)及粒径可控的α-Fe_2O_3纳米粒子,通过激光干涉光刻辅助电化学沉积法制备了图案化有序纳米粒子阵列。具体研究内容如下:1、利用水相化学反应制备了球形的Fe_3O_4-MNPs并利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X-射线衍射仪(X-Ray Diffraction,XRD)、原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)、磁力显微镜(Magnetic Force Microscope,MFM)对纳米粒子进行表征。通过对照实验组,研究了聚乙二醇-2000(PEG-2000)分散剂作用前后对Fe_3O_4-MNPs的形态影响,实验结果表明,在分散剂PEG-2000的作用下,制备的Fe_3O_4-MNPs具有比不加分散剂时更好的分散性,平均粒径约为99.6 nm。2、以ITO导电基底作为工作电极(Working Electrode,WE),饱和甘汞电极(Saturated Calomel Electrode,SCE)作为参比电极(Reference Electrode,RE),以纯度为99.99%的高纯铁片作为对电极(Counter Electrode,CE),以FeCl2和FeCl3的混合溶液作为电化学反应的反应溶液,采用单室三相电极系统,利用电化学计时电位法在工作电极上电化学沉积得到了具有良好分散性的类六边形α-Fe_2O_3纳米粒子。利用XRD、拉曼光谱(Raman Spectroscope)、SEM对制备的α-Fe_2O_3纳米粒子进行表征,通过对比对照组实验的表征结果,探究电化学沉积反应中不同沉积参数对α-Fe_2O_3纳米粒子形貌及物相的影响。3、提出了一种激光干涉辅助阴极原位电化学沉积法制备图案化有序α-Fe_2O_3纳米粒子阵列的方法,通过激光干涉光刻对ITO基底进行预图案化,可实现任意图案有序纳米粒子阵列的制备。本文使用多光束激光干涉光刻法,获得了周期性或准周期性的空间能量分布结构,通过控制激光干涉光的入射角、波长、相位、偏振态、能量、光束数量等参数可以获得能量分布可调节的不同结构的干涉图样。
[Abstract]:With the rapid development of nanotechnology, iron oxide nanomaterials play an important role in practical life and scientific research because of their unique physical and chemical properties. Its main applications include: catalysis, new energy materials, gas sensors, electronic materials, environmental purification, biomedical engineering, magnetic recording media and so on. In this paper, chemical coprecipitation method and cathode in situ electrochemical Deposition method were used to synthesize spherical Fe_3O_4 magnetic nanoparticles with good dispersion and 伪 -Fe _ 2O _ 3 nanoparticles with controllable particle size. The patterned ordered nanoparticles array was fabricated by laser interference lithography assisted electrochemical deposition. The specific contents of the study are as follows: 1. Spherical Fe_3O_4-MNPs was prepared by water phase chemical reaction and characterized by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (SEM), Atomic Force microscope (AFM), Atomic Force Microscope (AFM) and Magnetic Force Microscope (MFM). The effects of polyethylene glycol (PEG-2000) dispersant on the morphology of Fe_3O_4-MNPs before and after treatment were studied. The experimental results showed that the Fe_3O_4-MNPs prepared under the action of dispersant PEG-2000 had better dispersity than that without dispersant. The average particle size is about 99.6 nm.2.The ITO conductive substrate is used as working electrode, saturated Calomel electrode is used as reference electrode, high purity iron chip with purity of 99.99% is used as counter electrode, and the mixed solution of FeCl2 and FeCl3 is used as electrochemical electrode. Reaction solution, The hexagonal 伪 -Fe _ 2O _ 3 nanoparticles with good dispersion were obtained by electrochemical electrodeposition on the working electrode using a single-chamber three-phase electrode system. The prepared 伪 -Fe2O3 nanoparticles were characterized by means of XRD, Raman spectroscopy and SEM. The results were compared with those of the control group. To explore the effect of different deposition parameters on the morphology and phase of 伪 -Fe _ 2O _ 3 nanoparticles in electrochemical deposition reaction, a method of preparing patterned ordered 伪 -Fe _ 2O _ 3 nanoparticles array by in-situ electrochemical deposition with laser interference assisted cathode was proposed. The ITO substrate can be prepatterned by laser interference lithography. In this paper, the spatial energy distribution structure of periodic or quasi-periodic laser interference lithography is obtained by controlling the incident angle, wavelength, phase, polarization state, energy of laser interference light. The interference patterns of different structures with adjustable energy distribution can be obtained by parameters such as the number of beams.
【学位授予单位】:长春理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB383.1

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本文编号:1956385

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