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工业纯铝阳极氧化膜阻挡层特性及其电沉积镍纳米线的研究随着信息化时代的发展,纳米材料已经全面走进人们生活,降低生产成本、提高性能与生产效率是纳米材料的研究重点之一。阳极氧化铝(AnodicAluminumOxide,AAO)由于可控性高,工艺简单,常作为模板,用于不同类型纳米材料的制备。AAO模板常用高纯铝作为基体,高纯铝价格昂贵,生产成本高;其阻挡层具有绝缘特性,模板使用前需要复杂的预处理。本文采用工业纯铝(1090Al)作为原材料,分析其阻挡层的半导体特性,并利用此特性进行了化学镀、直流电沉积、脉冲电沉积金属纳米线,建立了沉积模型,研究了提高填充率的影响因素,主要实验结果表明:工业纯铝(1090Al)制备的AAO模板,由于杂质元素在阳极氧化过程中被氧化或溶解,引发孔洞缺陷和分枝孔道的产生,因此模板有序度相对较差;伏安特性测试表明,1090AlAAO模板阻挡层在一定的负电位范围内呈现单向导通特性,而高纯铝AAO模板阻挡层具有绝缘特性;莫特-肖特基(Mott-Schottky)分析表明,1090AlAAO模板的阻挡层具有n型半导体特性,其平带电位为-1.7V,整流特性同样证实了其半导体特征;基于阻挡层的电子导通特性,可在未去除铝基底的AAO模板孔道内直接进行化学镀,获得铜纳米线;化学镀时,模板阻挡层在整个反应中保持完整,对模板进行扩孔处理有利于溶液的传输与离子的迁移。AAO模板直流电沉积结果表明,利用工业纯铝AAO模板阻挡层的半导体特性,可直接进行直流电沉积,对模板孔径进行适当调节后,可制备出自支撑镍纳米线阵列;电沉积模型指出,镍的成核和生长可同时发生在1090AlAAO模板孔道的顶端边缘和底部,表面的镍颗粒和生长出表面的镍纳米线结合可获得光滑的镍表面;1090AlAAO模板的厚度以及孔径对电沉积镍的填充率有重大影响,将阳极氧化24h的模板在30℃下的磷酸(5%)中扩孔10分钟后,可用直流电沉积获得较大的镍填充率。恒压直流电沉积发现,镍的形核生长与电流分布有关,电流分布均匀有利于整体形核,电流分布不均容易引起局部生长过快,直流电压源不利于离子的及时补充,难以控制电流密度的变化,容易引起电流分布不均,不适于制备大填充率的镍纳米线阵列;而电流源脉冲电沉积有利于离子的及时补充,能够保证电流的均匀分布,提升模板填充率;利用逐步增加电流密度的脉冲电沉积方法,能有效提升形核驱动力,

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