跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.200.122.214) 您好!臺灣時間:2024/10/06 02:28
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:江孟育
研究生(外文):Jiang, Meng-Yu
論文名稱:大氣環境下利用二氧化碳雷射加熱成長氧化鐵奈米及微米結構
論文名稱(外文):Growth of nano and micro structures of iron oxides by CO2 laser-heating under air atmosphere
指導教授:羅家堯
口試委員:黃智賢陳平夷
口試日期:2016-07-05
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:光電科學研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:46
中文關鍵詞:二氧化碳雷射氧化鐵奈米結構微米結構
外文關鍵詞:CO2 laseriron oxidenanostructuresmicrostructures
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:207
  • 評分評分:
  • 下載下載:17
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本研究於大氣環境下以二氧化碳雷射加熱法直接加熱氧化鐵塊材表面,成功生長出氧化鐵奈米及微米結構,並且透過掃描式電子顯微鏡(SEM)分析氧化鐵表面的奈米以及微米結構的形貌,透過能量散佈分析儀(EDS)針對生長的結構做元素分析後,證實生長的奈米及微米結構為純氧化鐵,並以高解析穿透式電子顯微鏡(TEM)、拉曼光譜儀(Raman spectroscopy)、X光繞射儀(XRD)分析其晶體結構。
本研究於不同雷射功率與加熱時間下進行氧化鐵奈米及微米結構之生成實驗,並分成雷射掃描加熱氧化鐵塊材表面處理,和雷射定點加熱氧化鐵塊材表面處理兩種加熱方式。
雷射掃描加熱氧化鐵塊材表面處理,加熱時間為10~20秒,雷射功率為7~13 W,透過掃描式電子顯微鏡形貌分析後發現,主要生長的結構為奈米片狀,以及微米顆粒狀的結構。雷射定點加熱氧化鐵塊材表面處理,加熱時間為10~15秒,雷射功率為4~7 W,透過掃描式電子顯微鏡形貌(SEM)形貌分析後發現,主要生長的結構為微米柱狀、八面體結構,而微米柱長度約為11~24微米,直徑約為6~10微米。
以上所生長出的氧化鐵奈米與微米結構,主要是由-Fe2O3以及Fe3O4所構成的混合物。-Fe2O3的能隙為2.1 eV,是n型半導體材料,本身具有磁性、無毒性、抗腐蝕的特性。三氧化二鐵在能隙方面有很大的優勢,並可應用在鋰電池電極、氣體感測器、場效電晶體、場發射等方面。Fe3O4為具有立方反尖晶石型結構,它已被廣泛地用作磁性流體和磁性記錄材料,由於其獨特的電學和磁學性質,使其成為重要磁鐵礦材料。Fe3O4已在磁性油墨,電子和生物敏感材料,高密度磁性記錄介質和生物醫學領域被應用,因為Fe3O4大小與形態和磁特性與生物體相容性好。因此,四氧化三鐵奈米及微米結構的製備及其性能研究在最近幾年異常活耀。
In this study, nano and micro structures of iron oxides were successfully grown by CO2 laser-heating under atmosphere, and we analyze their surface morphology through a scanning electron microscope (SEM). We also do elemental analysis for the growth of structure through the energy dispersive spectroscopy (EDS), and then confirm the structure as pure iron oxide. Besides, high-resolution transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, and X-ray diffraction analyzer (XRD) were used to analysis their crystal structures.
Nano and micro structures of iron oxides were grown under different laser power and heating time, and the method of heating the bulk iron oxide were divided into two categories. One is heating the bulk surface by laser scanning, and the other is heating the bulk surface by laser pointing heating.
Under the method of heating the bulk iron oxide by laser scanning, the heating time is 10 to 20 seconds, and the laser power is 7 to 13 W. After morphology analysis by SEM we found that the main structures are nanoflakes and micro particles. Under the method of heating the bulk iron oxide by laser pointing heating, the heating time is 10 to 15 seconds, and the laser power is 4 to 7 W. After morphology analysis by SEM we found that the main structures are micro column and octahedral structures, and column length is about 11 to 24 microns, column diameter is about 6 to 10 microns.
Above nano and micro structures of iron oxides mainly consists of a mixture composed of a-Fe2O3 and Fe3O4. a-Fe2O3 energy gap is 2.1eV, and is an n-type semiconductor material. This material has a magnetic, nontoxic, and anticorrosion properties. Iron oxides have a great advantage in terms of band gap, and applications in lithium battery electrodes, gas sensors, field effect transistors, field emission and so on. Fe3O4 has a cubic inverse spinel structure, it has been widely used as a magnetic fluid and magnetic recording materials, due to their unique electrical and magnetic properties, making it an important magnetite material. Fe3O4 has been used in magnetic ink, electronics and bio-sensitive materials, high-density magnetic recording medium field of medicine and biology. Because their size, shape and the magnetic properties are good compatible with the organism, therefore, the preparation and researching the properties of nano and micro structures of iron oxides are very active in recent years.
誌謝
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 IV
表目錄 VII
第一章 緒論 1
第二章 生長氧化鐵奈米結構文獻回顧 3
2-1高溫爐加熱法 3
2-2電阻加熱法 5
2-3水熱法 6
2-4微波合成法 7
2-5二氧化碳雷射法(本研究) 9
第三章 氧化鐵材料特性與樣品製備 10
3-1氧化鐵材料之基本特性 10
3-2氧化鐵樣品製備步驟 13
3-3氧化鐵結構之合成步驟 16
3-4氧化鐵結構之形貌分析 19
第四章 氧化鐵結構之分析與比較 21
4-1氧化鐵結構之XRD分析 21
4-2氧化鐵結構之TEM分析 23
4-3氧化鐵結構之Raman頻譜分析 25
4-4氧化鐵結構之不同參數下的比較 27
4-4-1二氧化碳雷射掃描加熱氧化鐵塊材表面 27
4-4-2二氧化碳雷射定點加熱氧化鐵塊材表面 32
4-5氧化鐵微米柱之生長過程 39
第五章 結論與未來工作 43
5-1結論 43
5-2未來工作 44
參考文獻 45

[1]鍾啟東,“奈米科技簡介”,台肥月刊,第43卷第9期刊 (2002)。
[2]馬遠榮,“低維奈米料”,科學發展,382期刊 (2004)。
[3]M. F. Chioncel, C. Díaz-Guerra, and J. Piqueras, “Shape-controlled synthesis and cathodoluminescence properties of elongated -Fe2O3 nanostructures.” Journal of Applied Physics 104, 124311-124318 (2008).
[4]S. Rackauskas, A. G Nasibulin, H. Jiang, Y. Tian, V. I Kleshch, J. Sainio, E. D Obraztsova, S. N Bokova, A. N Obraztsov, and E. I Kauppinen, “A novel method for metal oxide nanowire synthesis.” Nanotechnology 20, 165603-165610 (2009).
[5]K. Woo, H. J. Lee, J. P. Ahn, and Y. S. Park, “Sol-gel mediated synthesis of Fe2O3 nanorods,” Advanced Materials 15, 1761-1764 (2003).
[6]B. Tang, G. Wang, L. Zhuo, J. Ge, and L. Cui, “Facile route to -FeOOH and -Fe2O3 nanorods and magnetic property of -Fe2O3 nanorods,” Inorganic Chemistry 45, 5196-5200 (2006).
[7]L. Blaney, “Magnetite (Fe3O4): Properties, synthesis, and applications,” Lehigh Preserve 15, 33-81 (2007).
[8]曾梓維,“以二氧化碳雷射對鋅片與黃銅片加熱合成氧化鋅奈米結構”,國立臺灣海洋大學光電科學研究所碩士論文 (2012)。
[9]陳舜揚,“以二氧化碳雷射加熱法合成氧化鎢結構”,國立臺灣海洋大學光電科學研究所碩士論文 (2013)。
[10]曾詠福,“藉由二氧化碳雷射對錫片加熱生成二氧化錫奈米結構之研究”,國立臺灣海洋大學光電科學研究所碩士論文 (2014)。
[11]林鈺軒,“使用二氧化碳雷射加熱法快速合成氧化銦奈米結構之研究”,國立 臺灣海洋大學光電科學研究所碩士論文 (2014)。
[12]王正驊,“利用二氧化碳雷射直接加熱銅片合成氧化銅奈米結構”,國立臺灣海洋大學光電科學研究所碩士論文 (2015)。
[13]W. W. Wang, Y. J. Zhu, and M. L. Ruan, “Microwave-assisted synthesis and magnetic property of magnetite and hematite nanoparticles,” Journal of Nanoparticle Research 9, 419-426 (2007).
[14]K. Ostrikov, I. Levchenko, U. Cvelbar, M. Sunkara, and M. Mozetic, “From nucleation to nanowires: a single-step process in reactive plasmas,” Nanoscale 2, 2012-2027 (2010).
[15]J. H. Kim, “Photocatalysts for hydrogen production from solar water splitting,” Clean Technology 19, 191-200 (2013).
[16]大庭研究室(OHBA Laboratory),“Crystal Structures”,(2011)。
[17] J. Liang, L. Li, M. Luo, and Y. Wang. “Fabrication of Fe3O4 octahedra by a triethanolamine-assisted hydrothermal process,” Crystal Research and Technology 46, 95-98 (2011).
[18] W. Zhang, L. Gai, Z. Li1, H. Jiang, and W. Ma, “Low temperature hydrothermal synthesis of octahedral Fe3O4 microcrystals,” Journal of Physics D: Applied Physics 41, 225001-225006 (2008).
連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊