專利名稱：一種超大晶胞多孔氧化鋁膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米級物理材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超大晶胞多孔氧化鋁膜的制 備方法。
背景技術(shù)：
多孔氧化鋁膜是一種在陽極氧化過程中自組織生長的具有有序孔洞的納米結(jié)構(gòu) 的氧化鋁材料，在硫酸溶液中通常采用15 27V的陽極氧化電壓，草酸中通常為40V，磷酸 中通常為60 150V，多孔氧化鋁膜的孔徑為5 220nm、晶胞為50 350nm。研究表明， 晶胞大小與陽極氧化電壓成正比。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了獲得更大晶胞的多孔膜，需要更高 的陽極氧化電壓。在磷酸溶液中195V的電解條件下制備多孔氧化鋁膜的晶胞可達500nm， 但實驗條件要求非?？量?，需要控制電解液溫度為0°C [Jpn. J. Appl. Phys. 1998,37 1340-L1342]；在草酸-乙醇-水溶液中180V可制備晶胞為445nm的多孔氧化鋁膜，但實驗 要求有更低的溫度為-10°C [Chin Sci. Bull. 2008, 53 (10) :1608-1612]；由于強酸電離度 大，其溶液的閃火電壓較低，要提高陽極氧化電壓，可使用電離度較小的有機弱酸溶液，使 用蘋果酸可提高陽極氧化電壓到450V，晶胞可達900nm ；目前報道的最大晶胞為1. 3 μ m[專 利申請?zhí)?00910113605]?？偨Y(jié)起來，現(xiàn)有技術(shù)中普遍存在著制備工藝相對復(fù)雜，制備條件 要求高，環(huán)境溫度要求低，制備的氧化鋁膜材料成本大，質(zhì)量不易保證，應(yīng)用范圍小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的陽極氧化電壓較低、反應(yīng)要求低溫 (-10 5°C )等缺點，設(shè)計提出一種在檸檬酸、乙二醇和去離子水混合液中，采用390 800V陽極氧化電壓制備超大晶胞的多孔氧化鋁膜的新工藝方法，其陽極氧化過程在8 20°C進行，制備的多孔氧化鋁膜的晶胞最大可達2. 0 μ m，孔洞為800nm，進一步化學(xué)擴孔可 使孔徑拓展到整個納米尺度(從幾個納米到超過1 μ m)，利于其在納米材料制備和納米器 件中的應(yīng)用。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是先配制用于制備超大晶胞多孔氧化鋁膜 的電解液，其組成為檸檬酸、乙二醇和去離子水的混合液，先用檸檬酸和去離子水配制成重 量百分比為1 2%的檸檬酸水溶液，再將檸檬酸水溶液與乙二醇按1 2 2 1的體積 比配合成電解液；選用經(jīng)退火和電化學(xué)拋光后純度為99. 999%金屬鋁片為原料，控制電解 液溫度為8 20°C陽極氧化電壓390 800V進行第一次陽極氧化時間1 25小時制得樣 品；將樣品在鉻酸和磷酸的混合酸溶液中控制溫度為63°C浸泡1小時，除去一次陽極氧化 生成的氧化鋁；其混合酸溶液中的鉻酸重量百分比濃度為1. 6 2%，磷酸重量百分比濃度 為5 7% ；然后選取與第一次陽極氧化相同參數(shù)的條件進行第二次陽極氧化時間2小時 制成超大晶胞多孔氧化鋁膜材料，其晶胞達2. Ομπι，孔洞為800nm。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點一是采用檸檬酸、乙二醇和去離子水混 合液為電解液，閃火電壓高，可在高電壓800V下制備超大晶胞的多孔氧化鋁膜，晶胞可達2. Ομπι;二是克服了傳統(tǒng)制備超大晶胞的多孔氧化鋁膜要求低溫(-10 5°C)的缺點，可 在8 20°C進行陽極氧化過程。


圖1為本發(fā)明實施例1制備的多孔氧化鋁膜的電鏡照片。圖2為本發(fā)明實施例2制備的多孔氧化鋁膜的電鏡照片。圖3為本發(fā)明實施例3制備的多孔氧化鋁膜的電鏡照片。圖4為本發(fā)明實施例4制備的多孔氧化鋁膜的電鏡照片。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的作詳細(xì)說明。本實施例的技術(shù)方案是先配制用于制備超大晶胞多孔氧化鋁膜的電解液，組成為 檸檬酸、乙二醇和去離子水的混合液，先將檸檬酸和去離子水配制重量百分比為1 2%的 水溶液，再將檸檬酸水溶液與乙二醇按1 2 2 1的體積比配合成電解液；再選用經(jīng)退 火和電化學(xué)拋光后的純度為99. 999%金屬鋁片為原料，控制電解液溫度為8 20°C中進行 第一次陽極氧化，其第一次陽極氧化的陽極化電壓390 800V，時間1 25小時，制得樣 品；將樣品在鉻酸和磷酸的混合酸溶液中控制溫度在63°C下浸泡1小時，除去一次陽極化 生成的氧化鋁；其混合酸溶液中的鉻酸重量百分比濃度為1. 6 2%，磷酸重量百分比濃度 為5 7% ；選取與第一次陽極氧化條件相同參數(shù)進行第二次陽極氧化，時間2小時；其制 備的超大晶胞多孔氧化鋁膜的晶胞大小為2. 0 μ m，孔洞為800nm，并經(jīng)進一步擴孔可達到 納米級或超過1 μ m。實施例1 選取電解液組成為檸檬酸水溶液與乙二醇的體積比2 1，其中檸檬酸水溶液重 量百分比濃度為2%，溫度為20°C，一次陽極氧化電壓390V，時間20小時；圖1為本實施例 制備的多孔氧化鋁膜的掃描電鏡照片，其多孔氧化鋁的晶胞孔洞約為900nm。實施例2:選取電解液組成為檸檬酸水溶液與乙二醇的體積比2 1，其中檸檬酸水溶液的 重量百分比濃度為2%，溫度為10°C，一次陽極氧化電壓600V，時間11. 5小時；混合酸溶液 中除去一次陽極化生成的氧化鋁后，第二次陽極氧化條件與第一次相同，時間2小時；圖2 為本實施例制備的多孔氧化鋁膜的掃描電鏡照片，其多孔氧化鋁的晶胞約為1. 5μπι。實施例3:選取電解液組成為檸檬酸水溶液與乙二醇的體積比1 2，其中檸檬酸水溶液重 量百分比濃度為1%，溫度為13°C，一次陽極氧化電壓700V，時間15.5小時；混合酸溶液中 除去一次陽極化生成的氧化鋁后，第二次陽極氧化條件與第一次相同，時間2小時；圖3為 本實施例制備的多孔氧化鋁膜的掃描電鏡照片，圖3a多孔氧化鋁的晶胞約為1.8μπι，孔徑 約300nm ；為了獲得更大孔徑的多孔膜，可在53°C的重量百分比濃度為5%的磷酸溶液中化 學(xué)腐蝕20分鐘，孔徑擴大到約800nm，如圖3a、b所示，延長化學(xué)腐蝕時間多孔膜的孔徑將 進一步擴大。實施例4:
選取電解液組成為檸檬酸水溶液與乙二醇的體積比1 2，其中檸檬酸水溶液重 量百分比濃度為1%，溫度為10°c，一次陽極氧化電壓800V，時間18小時；混合酸溶液中除 去一次陽極化生成的氧化鋁后，第二次陽極氧化條件與第一次相同，時間2小時；圖4為本 實施例制備的多孔氧化鋁膜的掃描電鏡照片，其多孔氧化鋁的晶胞約為2.0 μ m。
權(quán)利要求
1. 一種超大晶胞多孔氧化鋁膜的制備方法，其特征在于先配制用于制備超大晶胞多孔 氧化鋁膜的電解液，其組成為檸檬酸、乙二醇和去離子水的混合液，先用檸檬酸和去離子水 配制成重量百分比為1 2%的檸檬酸水溶液，再將檸檬酸水溶液與乙二醇按1 2 2 1的體積比配合成電解液；選用經(jīng)退火和電化學(xué)拋光后純度為99. 999%金屬鋁片為原料， 控制電解液溫度為8 20°C，陽極氧化電壓為390 800V進行第一次陽極氧化時間1 25小時制得樣品；將樣品在鉻酸和磷酸的混合酸溶液中控制溫度為63°C浸泡1小時，除去 一次陽極氧化生成的氧化鋁；其混合酸溶液中的鉻酸重量百分比濃度為1. 6 2%，磷酸重 量百分比濃度為5 % ；然后選取與第一次陽極氧化相同參數(shù)的條件進行第二次陽極氧 化時間2小時制成超大晶胞多孔氧化鋁膜材料，其晶胞達2. Ομπι，孔洞為800nm。
全文摘要
本發(fā)明屬于納米級物理材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超大晶胞多孔氧化鋁膜的制備方法，先配制電解液為檸檬酸、乙二醇和去離子水的混合液，用檸檬酸和去離子水配制成重量百分比為1～2％的檸檬酸水溶液，再將水溶液與乙二醇配合成電解液；選用經(jīng)退火和電化學(xué)拋光后的金屬鋁片為原料，控制電解液溫度和陽極氧化電壓進行第一次陽極氧化制得樣品；將樣品在鉻酸和磷酸的混合酸溶液中控制溫度浸泡，除去一次陽極氧化生成的氧化鋁；然后在第一次陽極氧化參數(shù)的條件下進行第二次陽極氧化制成氧化鋁膜，其晶胞達2.0μm，孔洞為800nm；其制備工藝簡單，原理可靠，閃火電壓高，產(chǎn)品晶胞尺徑大，氧化條件寬松。
文檔編號C25D11/12GK102127788SQ20111002995
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月22日
發(fā)明者孫彬, 王清濤, 龍云澤 申請人:青島大學(xué)