有序多孔阳极氧化铝模板的制备方法.pdf

本发明公开了一种有序多孔阳极氧化铝膜板的制备方法。该制备方法与现有技术相比，优点在于：可以制备大面积高度有序纳米模板；提高了模板制备的成功率；模板的质量被大大提高，如纳米孔排布有序性，孔径均匀性，深度的一致性以及空隙率的提高(可达到1011个cm－2)。

1、  一种有序多孔阳极氧化铝膜板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝片先用体积比1∶4的70％高氯酸和无水乙醇混合液在0～5℃下抛光5～10分钟，电压为15～22V；
(2)铝片用二次水清洗后在多元酸中以对应的电压首次氧化1～2小时，以不锈钢板做对电极；
(3)再在60℃下以6％的磷酸和1.8％的铬酸混合洗液清洗铝片半小时，除去氧化膜；
(4)铝片用二次水清洗后，用与步骤(2)中同样的电压进行阳极氧化5～10小时；
(5)用氯化物饱和水溶液剥离铝基质，用5％的磷酸扩孔5～20分钟，最后保存在二次水中。

2、  根据权利要求1所述的有序多孔阳极氧化铝膜板的制备方法，其特征在于步骤(2)中所用的多元酸为0.5～1.5mol/L硫酸、0.1～0.5mol/L草酸或0.3～1.0mol/L磷酸，相对应的电压为硫酸18～22V、草酸30～50V、磷酸100～130V。

3、  根据权利要求1所述的有序多孔阳极氧化铝膜板的制备方法，其特征在于步骤(5)中所用的氯化物为氯化亚锡饱和水溶液。

有序多孔阳极氧化铝模板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种有序多孔阳极氧化铝模板的制备方法。
背景技术
纳米材料是指材料结构中只有纳米级大小的物质，纳米材料由于其特殊的电子结构和物理性能使其作为功能性材料越来越受人们的关注。近年来，大量的工作集中在纳米丝、纳米管、纳米棒、纳米带和纳米合金等纳米材料的研究上，其中以纳米管为代表的一维纳米材料由于其在声、光、电、磁、力和热等性质上表现突出，成为纳米材料中的热点。制备纳米管一般采用模板合成法，常用的合成纳米材料的模板有多孔硅、聚碳酸脂、阳极氧化铝(AAO)等模板。
现有的压膜技术，光刻和电子束刻蚀技术可以得到大面积纳米有序孔洞模板，但是不能得到较长的直径均匀的纳米孔洞，直接阳极氧化法只能得到小面积有序纳米孔洞模板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有序多孔阳极氧化铝模板的制备方法，用该方法制备得到的阳极氧化铝(AAO)模板相对其他材料具有耐高温、性质稳定、孔分布均匀有序，且由于孔间密度、孔的大小及膜厚在一定范围内可调。
本发明的技术方案如下：
一种有序多孔阳极氧化铝模板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铝片先用70％高氯酸和无水乙醇混合液(体积比1∶4)在0～5℃下抛光5～10分钟，电压为15～22V；
(2)铝片用二次水清洗后在多元酸(0.5～1.5mol/L硫酸、0.1～0.5mol/L草酸或0.3～1.0mol/L磷酸)以各自对应的电压(硫酸18～22V、草酸30～50V、磷酸100～130V)首次氧化1～2小时，以不锈钢板做对电极；
(3)再在60℃下以6％的磷酸和1.8％的铬酸混合洗液清洗铝片半小时，除去氧化膜；
(4)铝片用二次水清洗后，用与步骤(2)中同样的电压进行阳极氧化5～10小时；
(5)用氯化物饱和水溶液剥离铝基质，用5％的磷酸扩孔5～20分钟，最后保存在二次水中。
如果铝片两面都打开的模板需增加扩孔时间30分钟左右。
作为上述技术方案的改进，上述制备方法中的步骤5中所用的氯化物为氯化亚锡饱和水溶液。
本发明的有益效果在于：本发明的方法提高了模板制备的面积规模和成功率，大大提高了模板的质量，如纳米孔排布有序性，孔径均匀性，深度的一致性以及空隙率的提高(可达到10¹¹个cm^-2)。
另外，本发明的方法制得的阳极氧化铝(AAO)模板相对于其他的模板具有耐高温、性质稳定、孔分布均匀有序，且由于孔间密度、孔的大小及膜厚再一定范围内可调，这就使得以AAO为模板制备的纳米材料更具有使用价值。利用AAO模板可制备出金属纳米材料(纳米磁性材料、超微束状电极材料、纳米光学材料和纳米光热转换材料)、半导体纳米材料、碳纳米材料及碳纳米复合材料等一系列具有新异特性和功能的纳米材料。
附图说明
图1为采用SEM(HITACHI S-5200)对实施例1制得的样品进行观察得到图；
图2为采用SEM(HITACHI S-5200)对实施例1制得的样品进行观察得到图；
图3为采用AFM(DI-D3000)对实施例1制得的样品进行表面观察所得的图；
图4为采用AFM(DI-D3000)对实施例1制得的样品进行表面观察得的图的旋转图；
图5为利用TME对实施例1制得的样品进行观察得到的图；
图6为利用SEM对实施例2制得的样品进行观察得到的图。
具体实施方式
以下的实施例将有助于本领域的普通技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
实施例1
1、将铝片先用70％高氯酸和无水乙醇混合液(体积比1∶4)在5℃下抛光10分钟，电压为20V；
2、铝片用二次水清洗后在1.0mol/L的硫酸中以20V的电压首次氧化2小时，以不锈钢板做对电极；
3、再在60℃下以6％的磷酸和1.8％的铬酸混合洗液清洗铝片半小时，除去氧化膜；
4、铝片用二次水清洗后，用与步骤2中相同的电压进行阳极氧化5小时；
5、用饱和的氧化亚锡剥离铝基质，用5％的磷酸扩孔15分钟，最后保存在二次水中。
实施例2
1、将铝片先用70％高氯酸和无水乙醇混合液(体积比1∶4)在0℃下抛光10分钟，电压为20V；
2、铝片用二次水清洗后在0.3mol/L的草酸中以40V的电压首次氧化2小时，以不锈钢板做对电极；
3、再在60℃下以6％的磷酸和1.8％的铬酸混合洗液清洗铝片半小时，除去氧化膜；
4、铝片用二次水清洗后，用与步骤2中相同的电压进行阳极氧化8小时；
5、用饱和的氧化亚锡剥离铝基质，用5％的磷酸扩孔20分钟，最后保存在二次水中。
实施例3
1、将铝片先用70％高氯酸和无水乙醇混合液(体积比1∶4)在3℃下抛光10分钟，电压为20V；
2、铝片用二次水清洗后在0.6mol/L地磷酸中以110V的电压首次氧化1.5小时，以不锈钢板做对电极；
3、再在60℃下以6％的磷酸和1.8％的铬酸混合洗液清洗铝片半小时，除去氧化膜；
4、铝片用二次水清洗后，用与步骤2中同样的电压进行阳极氧化8个小时；
5、用饱和的氧化亚锡剥离铝基质，用5％的硫酸扩孔10分钟，最后保存在二次水中。
实施例4效果实验表征
采用SEM(HITACHI S-5200)对实施例1制得的样品进行观察得到图1和图2，从图1可以看到孔整体排布均匀有序；图2说明孔的大小几乎相等；孔径在25～35nm之间，孔密度约为4.8×10¹⁰cm^-2。
采用AFM(DI-D3000)对实施例1制得的样品进行表面观察得图3和图4，图4是表面的旋转图，从图4可以清楚的看到模板的表面状况。
利用TEM(JEM-100SX)对实施例1制得的样品进行观察，得到图5，从图5样品的剖面切片可以看出孔径是互相平行且与平面是严格垂直的直孔。
利用SEM对实施例2制得的样品进行观察，得到图6，从图6可以看到孔整体排布均匀有序；图6说明孔的大小几乎相等；孔径在60～75nm之间，孔密度约为1.0×10¹⁰cm^-2。