镝-镍合金纳米管(线)的模板电沉积制备及其形貌和性能的研究

来源 :内蒙古大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:ellydyl
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上世纪80年代纳米材料的首次成功制备让人们看到了其广阔的发展前景。由于纳米材料的优异性能和广泛应用,近年来对纳米材料的研究热度仍丝毫未减。其中,磁性纳米材料由于其在磁记录、磁传感器、磁共振成像造影剂、磁热疗、物质的纯化分离等等多个领域的广泛应用而备受研究者们青睐。而具有一维维度的纳米磁性材料因为具有一些特殊的性能,如:矫顽力大和单磁畴结构,可期其在磁记录、磁性液体、电声器件、阻尼器件及润滑和选矿等领域获得重大突破。我们知道,物质的磁矩来源于原子的轨道矩和自旋矩,而稀土元素具有的独特的轨道特点对磁矩有一定的提升作用。因此某些稀土元素的磁学性质较佳,可利用其与铁磁性金属铁、钴、镍合成磁性较强的金属合金。所以,尺寸恰当、性能较佳的低维稀土合金磁性纳米材料的研制仍可作为现今纳米领域的一个重要研究内容。  本文利用在阳极氧化铝(AAO)模板中电化学沉积镝元素和镍元素的方法制备出了镝-镍合金纳米管(纳米线),并研究了其形貌、结构和磁性能。另外,我们还研究了退火温度对所制备镝-镍合金纳米管结构和磁性能的影响。  为获得孔径和厚度理想的AAO模板,我们首先研究了AAO模板的制备条件对其孔径和厚度的影响。研究发现,扩孔时间对AAO模板的孔径有较大的影响,二次氧化时间的长短对AAO模板的厚度有较大的影响。本文研究中我们选取十二小时左右的一次氧化时间,十五小时左右的二次氧化时间,六个小时的扩孔时间制备出了孔径在70nm左右,厚度在50μm左右的AAO模板作为我们电沉积的模板。另外,我们发现,在制备AAO模板时,二次氧化时间不宜太长,太长的二次氧化时间会导致所制备的AAO模板的孔洞发生局部弯折;扩孔时间也不宜太长,扩孔时间太长会导致孔与孔之间串通。在我们的氧化条件下,二次氧化时间控制在15至18小时之内制备出的AAO模板比较有利于一维纳米材料的沉积。  利用我们自制的AAO模板我们制备出了不同沉积条件下的镝-镍合金纳米管(线),并通过SEM测试、XRD测试、EDS测试、TEM测试以及PPMS测试,通过分析测试结果对样品的形貌、成分、结构和磁性能进行了研究。研究发现,沉积电压和电解液中镝、镍离子浓度比对镝-镍合金纳米管(线)的结构和磁性均有明显的影响。不论是沉积电压的不同,还是电解液中镝、镍离子浓度比不同,最终都会导致所制备的合金纳米管(纳米线)中,镝、镍两种元素的含量不同。当沉积电压的绝对值增大或电解液中镝离子含量增加时,都会使所制备样品中镝元素的含量增加;反之,当沉积电压的绝对值减小或电解液中镝离子含量减小时,都会使所制各样品中镝元素的含量减少。而样品中镝、镍原子的含量比和原子分布将影响样品的内部结构和磁性能。  另外,我们对样品的磁性研究发现,我们所制备的镝-镍合金纳米管(线)具有较强的磁各向异性,这种磁各向异性主要是由于我们所制备的样品的晶体结构对磁晶各向异性的贡献和样品的高长径比对形状各向异性的贡献。  我们也对所制备的镝-镍合金纳米管(线)进行了退火处理,研究了退火对样品结构和磁性能的影响,研究发现,退火对镝-镍合金纳米管(线)的结构和磁性均有一定的影响。退火处理可使样品由非晶结构转变为晶体结构,还可以增加样品的晶面种类;退火处理后,样品的矫顽力、饱和磁化强度、剩余磁化强度都有所提高。
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