CN101235528A - 一种孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法 - Google Patents
一种孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101235528A CN101235528A CNA2008100207196A CN200810020719A CN101235528A CN 101235528 A CN101235528 A CN 101235528A CN A2008100207196 A CNA2008100207196 A CN A2008100207196A CN 200810020719 A CN200810020719 A CN 200810020719A CN 101235528 A CN101235528 A CN 101235528A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pitch
- holes
- aperture
- porous alumina
- polyethylene glycol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 24
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 claims description 23
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 15
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 4
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 abstract description 8
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 229920002565 Polyethylene Glycol 400 Polymers 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
一种可对孔径与/或孔间距进行调控的纳米多孔氧化铝膜制备方法，它是将铝片先经过退火和电化学抛光处理，然后，将处理后的铝片置于恒电位电解池中，加入磷酸溶液为电解液，加入聚乙二醇为调节剂，进行恒电位阳极氧化，得到孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜，所述的聚乙二醇的平均分子量为400－2000，电解液中聚乙二醇质量百分浓度n为：0％＜n≤50％，电解液中所述的磷酸的浓度为0.2－0.8摩尔，电解时间为4－48小时。本发明利用聚乙二醇作为调节剂，通过聚乙二醇的化学保护作用和电化学保护作用，实现对孔径和孔间距的有效调节，并扩展了氧化电位范围。所使用的添加剂聚乙二醇安全、环保、价格便宜，因此极易被推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种孔径与孔间距可控的氧化铝膜制备方法，属于材料化学领域。
背景技术
目前，多孔氧化铝膜作为纳米材料制备的模板以及纳米分离膜，它的可控制备与应用受到了人们广泛的关注。在这些应用中，多孔氧化铝膜的孔分布、孔间距、孔径等都是重要参数。目前，人们均采用两步阳极氧化法或模板法来提高孔的有序性，并通过电位、电解质浓度等条件的选择在一定范围内对孔间距进行调控。但是，至今还没有理想的方法来调控阳极氧化铝膜至关重要的孔径尺寸，这在很大程度上限制了多孔阳极氧化铝膜的应用范围。
发明内容
本发明提出了一种低成本、简单、可同时对孔间距和孔径进行调控的多孔氧化铝膜制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，它由以下步骤组成：
步骤1.将铝片经过退火和电化学抛光处理，
步骤2.将步骤1处理后的铝片置于恒电位电解池中，加入磷酸溶液为电解液，加入聚乙二醇为调节剂，进行恒电位阳极氧化，得到孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜，所述的聚乙二醇的平均分子量为400-2000，电解液中聚乙二醇质量百分浓度n为：0％＜n≤50％，电解液中所述的磷酸的浓度为0.2-0.8摩尔，电解时间为4-48小时。
上述的孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，所述的制得的多孔氧化铝膜的孔径随聚乙二醇的浓度增加而线性减小。
上述的孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，所述的制得的多孔氧化铝膜的孔径随聚乙二醇平均分子量的增大而减小。
上述的孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，所述的制得的多孔氧化铝膜的孔径随磷酸的浓度增加而增大。
上述的孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，所述的制得的多孔氧化铝膜的孔径随电解的时间增加而增大。
上述的孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，所述的制得的多孔氧化铝膜的孔间距的大小随氧化电位增大而增大，从而可以通过控制氧化电位实现对孔间距的调控，氧化电位上限可从目前文献中的190V提高到230V，孔间距从500nm提高到610nm。
本发明的孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，聚乙二醇的加入可有效抑制电解液对氧化铝的化学腐蚀作用。在同一电位和电解液浓度条件下，氧化铝的溶解速度随聚乙二醇浓度的增大而减小，因而氧化铝膜的孔径随聚乙二醇浓度的增大而线性减小(图1，图2)。通过以下方法可以调控孔径：(1)改变聚乙二醇的浓度；(2)改变磷酸的浓度；(3)使用不同分子量的聚乙二醇；(4)改变电解时间。磷酸的浓度越小，聚乙二醇的浓度越大，聚乙二醇的分子量越大，电解时间越短，则获得的氧化铝膜孔径越小(图3)。通过控制氧化电位可实现对孔间距的调控，电位越高孔间距越大。同时，聚乙二醇的加入还可对氧化电流起到抑制作用，防止在高电位制备时发生的老化和击穿现象，扩展了氧化电位范围以及相应的孔间距调控范围。氧化电位上限可从目前文献中的190V提高到230V，孔间距从500nm提高到610nm(图4)。
由上述技术方案可知，本发明所述的多孔氧化铝膜的制备方法是利用聚乙二醇作为调节剂，通过聚乙二醇的化学保护作用和电化学保护作用，实现对阳极氧化铝膜的孔径和孔间距的有效调节。从所用添加剂来看，聚乙二醇安全、环保、价格便宜，因此极易被推广使用。
附图说明
图1为聚乙二醇-400的浓度对氧化铝膜孔径的影响曲线(氧化电位165V，电解液为0.2mol/L磷酸，温度为15℃，电解时间8小时)。
图2为不同浓度聚乙二醇-400存在下所制得得氧化铝膜的扫描电镜图。其中聚乙二醇浓度：(A)0％、(B)30％、(C)50％(氧化电位165V，电解液为0.2mol/L磷酸，温度为15℃，电解时间8小时)。
图3为氧化铝膜的孔径受制备条件的影响：(a)0.2M磷酸，电解8小时；(b)0.2M磷酸，50％PEG-400，电解8小时；(c)0.2M磷酸，30％PEG-400，电解8小时；(d)0.2M磷酸，30％PEG-2000，电解8小时；(e)0.2M磷酸，50％PEG-400，电解48小时；(f)0.8M磷酸，50％PEG-400，电解8小时。(氧化电位165V，温度为15℃)
图4为50％聚乙二醇-400保护下230V氧化获得的氧化铝膜的扫描电镜图。(A)正面(B)背面(C)用5％磷酸溶解障碍层扩孔180min后的背面(电解液为0.2mol/L磷酸，温度为15℃，电解时间4小时)。
具体实施方式
实施例：
本发明提供的制备多孔氧化铝膜的步骤如下：
(1)将铝片在氮气氛保护下，500℃退火5小时。20V电位下在1∶5高氯酸、乙醇混合液中电化学抛光5分钟。
(2)将经步骤(1)预处理后的铝片安装在U型电解池体系中为阳极，加入不同浓度的磷酸为电解液和不同浓度、不同分子量的聚乙二醇作为保护剂，以洁净的大面积铝片做阴极，构成二电极电解系统；
(3)采用恒温水浴控制电解池温度；
(4)采用恒电位仪控制氧化电位；
(5)将步骤(4)中的电源连接到步骤(2)中的铝阳极和铝阴极进行电解，在铝阳极获得多孔氧化铝膜。
得到的结果见附图说明及附图1-4。
Claims (6)
1.一种孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，其特征是它由以下步骤组成：
步骤1.将铝片经过退火和电化学抛光处理，
步骤2.将步骤1处理后的铝片置于恒电位电解池中，加入磷酸溶液为电解液，加入聚乙二醇为调节剂，进行恒电位阳极氧化，得到孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜，所述的聚乙二醇的平均分子量为400-2000，电解液中聚乙二醇质量百分浓度n为：0％＜n≤50％，电解液中所述的磷酸的浓度为0.2-0.8摩尔，电解时间为4-48小时。
2.根据权利要求1所述的孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，其特征是：所述的制得的多孔氧化铝膜的孔径随聚乙二醇的浓度增加而线性减小。
3.根据权利要求1所述的孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，其特征是：所述的制得的多孔氧化铝膜的孔径随聚乙二醇平均分子量的增大而减小。
4.根据权利要求1所述的孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，其特征是：所述的制得的多孔氧化铝膜的孔径随磷酸的浓度增加而增大。
5.根据权利要求1所述的孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，其特征是：所述的制得的多孔氧化铝膜的孔径随电解的时间增加而增大。
6.根据权利要求1所述的孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法，其特征是：所述的制得的多孔氧化铝膜的孔间距的大小随氧化电位增大而增大。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100207196A CN101235528B (zh) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | 一种孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100207196A CN101235528B (zh) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | 一种孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101235528A true CN101235528A (zh) | 2008-08-06 |
| CN101235528B CN101235528B (zh) | 2010-07-07 |
Family
ID=39919422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008100207196A Expired - Fee Related CN101235528B (zh) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | 一种孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101235528B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105543931A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-05-04 | 西安交通大学 | 一种基于铝合金表面尺寸可调纳米孔阵列及其快速制备方法 |
| CN110528043A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-03 | 蓝思精密(东莞)有限公司 | 金属板材的防汗液处理工艺及金属板材、金属壳体和电子设备 |
| CN118045581A (zh) * | 2024-04-02 | 2024-05-17 | 山东公泉化工股份有限公司 | 一种具有多孔结构的催化剂载体及其制备方法 |
-
2008
- 2008-02-22 CN CN2008100207196A patent/CN101235528B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105543931A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-05-04 | 西安交通大学 | 一种基于铝合金表面尺寸可调纳米孔阵列及其快速制备方法 |
| CN110528043A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-03 | 蓝思精密(东莞)有限公司 | 金属板材的防汗液处理工艺及金属板材、金属壳体和电子设备 |
| CN118045581A (zh) * | 2024-04-02 | 2024-05-17 | 山东公泉化工股份有限公司 | 一种具有多孔结构的催化剂载体及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101235528B (zh) | 2010-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kang et al. | Influence of flowrates to a reverse electro-dialysis (RED) stack on performance and electrochemistry of a microbial reverse electrodialysis cell (MRC) | |
| Cherevko et al. | Electrodeposition of three-dimensional porous silver foams | |
| Pikalova et al. | Electrophoretic deposition in the solid oxide fuel cell technology: Fundamentals and recent advances | |
| Zhang et al. | Removal of phosphate from landscape water using an electrocoagulation process powered directly by photovoltaic solar modules | |
| Cherevko et al. | Direct electrodeposition of nanoporous gold with controlled multimodal pore size distribution | |
| Luo et al. | Ionic composition and transport mechanisms in microbial desalination cells | |
| Jiang et al. | Efficient degradation of p-nitrophenol by electro-oxidation on Fe doped Ti/TiO2 nanotube/PbO2 anode | |
| Guerrini et al. | PTFE effect on the electrocatalysis of the oxygen reduction reaction in membraneless microbial fuel cells | |
| Men et al. | Carbon felts electrode treated in different weak acid solutions through electrochemical oxidation method for all vanadium redox flow battery | |
| CN104846397A (zh) | 一种用于电化学还原co2制甲酸的电极及其制备方法和应用 | |
| Xing et al. | Influence of substrate morphology on the growth and properties of TiO2 nanotubes in HBF4-based electrolyte | |
| Walter et al. | Intermittent load implementation in microbial fuel cells improves power performance | |
| US20150030888A1 (en) | Methods and systems for microbial fuel cells with improved cathodes | |
| KR102176791B1 (ko) | 인산을 이용하여 필라-온-포어 구조를 갖는 알루미늄 양극산화 피막 제조방법 | |
| Ebrahimi et al. | Effect of batch vs. continuous mode of operation on microbial desalination cell performance treating municipal wastewater | |
| JP6111125B2 (ja) | カソード電極およびそれを用いた電解装置 | |
| Sui et al. | Enhanced photocatalytic activity for the degradation of rhodamine B by integrating salinity gradient power into a photocatalytic fuel cell | |
| TW201002869A (en) | Sulfuric acid electrolysis process | |
| CN101235528B (zh) | 一种孔径与/或孔间距可调控的纳米多孔氧化铝膜的制法 | |
| CN103938249B (zh) | 一种制备有序大结构单元氧化铝膜的方法 | |
| Lee et al. | The effects of electrode spacing on the performance of microbial fuel cells under different substrate concentrations | |
| CN105195161A (zh) | 一种Ti/TiO2NT/Yb-Fe2O3-PbO2电极及其电催化降解百草枯的方法 | |
| ZHANG et al. | Effect of the ionic liquid additive-[BMIM] HSO4 on the kinetics of oxygen evolution during zinc electrowinning | |
| Badawy et al. | Hydrogen production on molybdenum in H2SO4 solutions | |
| RU2015126375A (ru) | Раствор электролита и электрохимические способы модификации поверхности |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100707 Termination date: 20130222 |