金属晶面原位调控系统的研制和初步研究

发布时间：2024-03-31 02:05

　　材料的性质与其结构有着密不可分的联系。在纳米尺度下,不同晶型的同类材料在强度、光电响应、催化活性等理化性质方面存在显著差异,使得晶面调控成为了改善性能的重要研究方向。应变调控作为调节材料内外部应力的一种常见手段,有望在单原子尺度下改变原子间间距及作用力,改变材料的晶面结构,进而对材料的性质进行有效调控。然而,现有的技术无法原位地精确调控应变,限制了其在材料晶型控制方面的发展,阻碍了应变在材料性能提升方面的应用。因此,发展有效的应变调控技术,有可能成为改善材料性能的一个重大突破。本论文工作借鉴了机械可控裂结技术(Mechanically Controllable Break Junction,MCBJ)的工作原理,研制了一套集应变调控和电化学表征于一体的仪器装置,在纳米尺度上实现了对金晶面取向的原位调控。通过引入欠电位沉积(Underpotential Deposition,UPD)技术,以及采用硫酸铜溶液和金基底作为实验体系，本论文工作表征了不同应变条件下铜离子在金表面的UPD过程,发现UPD的峰位置随应变的增大出现了正向移动,证实了该仪器装置具备有调控晶面的能力。此外,本论文工作基于...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 材料晶型调控的研究进展
        1.1.1 纳米材料的制备及晶型控制方法
        1.1.2 不同晶型材料的研究现状
    1.2 应变的产生方法概述
        1.2.1 机械可控裂结技术
        1.2.2 动态电化学-机械分析法
        1.2.3 弯曲梁法
        1.2.4 激光冲击强化技术
    1.3 欠电位沉积技术概述
        1.3.1 欠电位沉积的发展进程
        1.3.2 欠电位沉积的研究方法
    1.4 本论文的研究目的、内容及思路
第二章 实验方法
    2.1 实验主要试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 应力调控装置的设计和搭建
        2.3.1 应力调控装置的各个组成部分
        2.3.2 线性执行器步距的校正
    2.4 溶液的配制
        2.4.1 硫酸溶液的配制
        2.4.2 硫酸铜溶液的配制
        2.4.3 铂黑电镀液的制备
    2.5 相关电极的制备
        2.5.1 工作电极的制备
        2.5.2 参比电极的制备
    2.6 本章小结
第三章 不同晶面金电极的欠电位沉积研究
    3.1 欠电位沉积的实验条件
        3.1.1 欠电位沉积电位扫描范围的确定
        3.1.2 电解液浓度和扫描速率对欠电位沉积的影响
    3.2 不同应变下的欠电位沉积研究
        3.2.1 Si(111)/Cr/Au上的欠电位沉积
        3.2.2 应变对PMMA/Si(111)/Au表面欠电位沉积的影响
    3.3 基于MCBJ-UPD联用技术研究样品的恢复性能
    3.4 本章小结
第四章 应变引起欠电位沉积的峰电位正移的原因探究
    4.1 表面活性位点对欠电位沉积的影响
        4.1.1 粗糙金电极的制备过程
        4.1.2 原子力显微镜的实验流程
        4.1.3 表面粗糙化程度对欠电位沉积的影响
    4.2 应变与表面晶型转化之间的关系
        4.2.1 不同晶型结构中相邻原子的间距
        4.2.2 晶面转化对相邻原子间距的影响
        4.2.3 理论值与实验结果间的比较
        4.2.4 溶液中铜原子在三种晶面上的吸附能计算
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
论文发表以及获奖情况
致谢



本文编号：3943277