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2023.03.13 福建

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文献:过渡金属氧化物纳米材料的制备及应用_郭斌

  1. 模板法:制备模板———生长材料(电化学沉积/无电化学沉积)—去除模板

    例:王丹丽等用电沉积法在氧化铝模板中制备梓纳米线,然后在氧气气氛中进  行氧化,提高了制备氧化锌纳米线的速率。其思路首先是通过在氧化铝模板一侧  喷射金膜、银膜或铜膜等作为阴极,以石墨或铂电极等惰性电极作为阳极,在含  有锌离子的溶液中进行电化学还原反应,从而获得锌纳米尺度阵列,然后低温退  火即得到ZnO纳米线。

  2. 水热法(溶解在结晶的过程):(1)溶胶——凝胶法,溶胶-凝胶法是水解金属醇盐或无机盐经直接形成  溶胶,然后使溶质聚沉变成凝胶,再干燥凝胶、焙烧时除去有机成分,最后得到  无机材料。

    (2)均相沉淀法

    (3)化学沉淀法:沉  淀法是在可溶性盐溶液中,加入某种沉淀剂后,在一定温度下使溶液水解,析出  不溶性的氧化物、氢氧化物或盐类,将溶液中原有的阴离子清洗去除,经热分解  或脱水即得到所需的氧化物粉体

  3. 气相法:气相法是使物质在气体状态下发生化学变化或物理变化,最后在冷却过程中  形成纳米尺寸的材料(气相法的优势在于快捷简单;劣势在于一般所需温度比  较高,难以用来制备有机材料、无机-有机复合材料,制备金属离子掺杂体系也不  容易。  )

    (1)蒸发法:将金属、合金或其它物质在某种气体中蒸发气化,在惰性气体中冷却、从而凝结形成纳米材料。

    (2)化学气相沉淀:利用金属化合物挥发出的蒸汽,通过化学反应合成中间产物,在保护气体环境下快速冷却,从而制备得到纳米材料.(关键是温度的控制)

    (3)溅射法:在惰性气氛下,电极间加几百伏的  直流电压,发生放电过程时离子撞击阴极的蒸发靶材,靶材的原子就会蒸发出来,  蒸发出来的原子被惰性气体冷却而凝结或者与活性气体反应而形成纳米尺寸的  物质。其特点为耙材放置灵活,蒸发面积大,能够制高熔点金属纳米材料,也可  制备其他纳米材料.(Choopim小组利用溅射法在常温Cu基片上制备出了长径  比很大的氧化锌纳米线)

  4. 等离子体壜强化学气相沉积 (PECVD):借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离,在局部形成等离子体,而  等离子化学活性很强,很容易发生反应,在基片上沉积出所期望的薄膜

    (1)技术原理是利用低温等离子体作能量源,样品置于低气压下辉光放电的阴极上,  利用辉光放电(或另加发热体)使样品升温到预定的温度,然后通入适量的反应  气体,气体经一系列化学反应和等离子体反应,在样品表面形成固态薄膜

    (2)PECVD方法在反应的过程中,由于在高压电场的作用下,产生辉光放电,  反应气体会转化成原子、分子、离子以及原子团的等离子体形态,这些高能的等离子体形态很容易与反应器中的金属箔反应沉积,从而在表面生成过渡金属氧化物纳米材料,又因为高压高电场使气体很容易分解,这样就可以降低反应的温度。  通过低温等离子体气相沉积技术就可以在比普通反应更低的温度下进行,避免高  温下衬底材料发生不必要的材料变形和性能变化。  

  5. 磁控溅射沉积(SD):是在特定温度下,高能的粒子通过轰  击固体祀材,使得靶材中分子或者原子获得足够的能量逸出表面从而沉积到衬底  上形成薄膜。

    制备金属、半导体和绝缘体等多种材料

    (1)直流磁控溅射:溅射导体,不适用绝缘体.因为直流溅射通过靶材将从离子轰击过程中得到的正电荷传递给与其紧密接触的阴极,而轰击绝缘靶材时表面的离子电荷无法中和,这将导致靶面电位升高,外加电压几乎都加在靶上,两极间的离子加速与电离的机会将变小,甚至  不能电离,导致不能连续放电甚至放电停止,溅射停止.

  6. (2)射频磁控溅:绝缘体,我们可以采用射频溅射法。通常情况下采用单靶溅射,特殊情况也可以用双靶

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