CN102127771A - 一种铝合金表面负载二氧化钛纳米管薄膜的制备方法 - Google Patents

一种铝合金表面负载二氧化钛纳米管薄膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102127771A
CN102127771A CN 201110041541 CN201110041541A CN102127771A CN 102127771 A CN102127771 A CN 102127771A CN 201110041541 CN201110041541 CN 201110041541 CN 201110041541 A CN201110041541 A CN 201110041541A CN 102127771 A CN102127771 A CN 102127771A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
film
nano tube
template
aluminium alloy
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.)
Pending
Application number
CN 201110041541
Other languages
English (en)
Inventor
王金淑
李洪义
王珍珍
蔡倩
陈欣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN 201110041541 priority Critical patent/CN102127771A/zh
Publication of CN102127771A publication Critical patent/CN102127771A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铝合金表面负载二氧化钛纳米管薄膜的制备方法，属于纳米薄膜领域。(1)采用高氯酸和乙醇溶液对铝合金进行电化学抛光；(2)对铝合金进行阳极氧化处理，电解质溶液为H3PO4或H3PO4和H2SO4的混合溶液；(3)由阳极氧化所制备的氧化铝纳米管阵列作为模板，用去离子水清洗并烘干；(4)制备(NH4)2TiF6的液相沉积溶液；(5)将阳极氧化铝纳米管阵列模板置于液相沉积溶液中静置沉积，取出后去离子水清洗，烘干；(6)沉积后的薄膜在400-600℃进行热处理保温2-4h，然后随炉冷却至室温，制备完成。本发明所制备的TiO2纳米管薄膜不仅具有良好的耐磨性，同时还具有优异的光催化抑菌、超亲水以及自清洁性能。

Description

一种铝合金表面负载二氧化钛纳米管薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金负载TiO2纳米管薄膜的制备方法，更具体的说，利用铝合金基底阳极氧化铝(AAO)模板液相沉积二氧化钛纳米管薄膜，属于纳米薄膜领域。
背景技术
铝及铝合金具有比重小、导电性好、耐蚀性强、散热性能好、比强度高和易于进行多种加工等特点，使其在各行业得到广泛应用。全世界铝消耗量高达23000kt/a以上，成为仅次于钢铁的第二大金属材料。由于科学技术的不断进步，铝的优良性能不断地被认识和利用，其用途日益扩大，除在建筑工业、包装工业上已取得巨大成功外，目前汽车上扩大用铝已成为全球的潮流。而且，铝由于比塑料、玻璃钢等材料更易于回收处理的特性，使其在当今推崇保护环境、净化人类生存空间的时代中，倍受绿色环保人士的青睐。
铝合金的大量使用使得其许多新型性能应用倍受关注：(1)自清洁性能，将其应用于铝合金器具和构件表面，能够在光催化条件下，清除有机污物，分解有害气体。(2)优良的光催化杀菌性能，因此在3C类，包装类、建筑材料等铝合金产品上能够在有光的条件下自催化，杀死细菌、病毒。(3)超亲水性能，铝合金表面所制备的TiO2纳米管结构，在空调铝箔等特殊铝合金功能用途上有较大运用。因而从实用性角度看，如何改性铝合金表面，制备功能性铝合金成为研究重点。
目前关于铝合金上负载二氧化钛纳米薄膜的研究鲜有报道，专利CN1896311A提供了一种镁合金表面直接纳米二氧化钛复合镀的方法。这种将纳米二氧化钛通过镀液分散直接涂覆在镁合金基底的方法简单易操作，但是其与基底的接触属于物理结合，结合力较差，不适宜铝合金的大量应用。专利CN101623658A提供了一种在铝基底上通过氧化阳极氧化铝模板(AAO)原位生长制备二氧化钛和二氧化硅复合纳米管阵列薄膜的方法，这种方法在纯铝基底上进行制备，其与薄膜结合较好，属于化学结合，但是铝合金与纯铝有较大差别，限制了其应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金表面制备二氧化钛纳米管薄膜的方法，在铝合金表面原位制备二氧化钛纳米管薄膜，使铝合金表面具有光降解自清洁性能，工艺简单，易于大面积生产。
本发明所提供的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)采用高氯酸和乙醇体积比1∶2-4的溶液在5V-20V下对铝合金试样进行0.5-3分钟电化学抛光；
(2)对铝合金试样进行阳极氧化处理制备的氧化铝纳米管阵列，所采用电解质溶液为浓度为0.1-1.5M H3PO4或0.1-1.5M H3PO4和浓度为0.1-1.5M H2SO4的混合溶液，体积比是5∶1-1∶1，氧化电压20-100V，温度0-30℃，氧化时间4-12h；
(3)将由阳极氧化所制备的氧化铝纳米管阵列(AAO)作为模板，用去离子水清洗并烘干后备用；
(4)制备0.05-0.5M的(NH4)2TiF6的液相沉积溶液；
(5)将阳极氧化铝纳米管阵列(AAO)模板置于液相沉积溶液中静置沉积15-30min，温度为20-40℃，取出用去离子水清洗，烘干；
(6)将沉积后的薄膜在400-600℃进行热处理保温2-4h，然后随炉冷却至室温，制备完成。
本发明的有益效果是：
在铝合金表面直接氧化原位反应生成了TiO2纳米管薄膜具有如下特点：(1)自清洁性能，将其应用于铝合金器具和构件表面，能够在光催化条件下，清楚有机污物，分解有害气体。(2)优良的光催化杀菌性能，因此在3C类，包装类、建筑材料等铝合金产品上能够在有光的条件下自催化，杀死细菌、病毒。(3)超亲水性能，铝合金表面所制备的TiO2纳米管结构不需光照即具备优异的超亲水性能，本发明纳米管薄膜不仅具有良好的耐磨性，同时还具有优异的光催化抑菌、超亲水以及自清洁性能，在空调铝箔等特殊铝合金功能用途上有较大运用。
附图说明
图1：实施例3铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜的扫描电镜正视图(SEM)
图2：实施例3铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜的接触角图；
(a)未沉积二氧化钛纳米管薄膜(b)沉积二氧化钛纳米管薄膜。
具体实施方式
实施例1：
采用高氯酸和乙醇体积比1∶2的溶液在5V电压下对1100牌号铝合金试样进行0.5min电化学抛光。对铝合金进行阳极氧化处理，采用浓度为0.1M的H3PO4为电解质溶液，氧化电压20V，温度30℃，氧化时间4h。将阳极氧化后生长了阳极氧化铝纳米管阵列模板(AAO)的铝基片取出用去离子水清洗后备用。制备0.5M(NH4)2TiF6液相沉积溶液，并充分搅拌，置于30℃水浴中备用。将AAO模板浸入(NH4)2TiF6溶液中沉积15min后取出，用去离子水清洗并烘干。随后升温400℃下保温3h随炉冷却至室温。铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜用于降解甲基蓝溶液数值见表2。
实施例2：
采用高氯酸和乙醇体积比1∶2的溶液在10V电压下对1235牌号铝合金试样进行1min电化学抛光。对铝合金进行阳极氧化处理，采用浓度为0.2M的H3PO4为电解质溶液，氧化电压40V，温度20℃，氧化时间6h。将阳极氧化后生长了阳极氧化铝纳米管阵列模板(AAO)的铝基片取出用去离子水清洗后备用。制备0.1M(NH4)2TiF6液相沉积溶液，并充分搅拌，置于35℃水浴中备用。将AAO模板浸入(NH4)2TiF6溶液中搅拌沉积20min后取出，用去离子水清洗并烘干。随后升温500℃下保温2h随炉冷却至室温。铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜用于降解甲基蓝溶液数值见表2。
实施例3：
采用高氯酸和乙醇体积比1∶3的溶液在10V电压下对3003牌号铝合金试样进行1min电化学抛光。对铝合金进行阳极氧化处理，采用浓度为1M的H3PO4为电解质溶液，氧化电压60V，温度20℃，氧化时间10h。将阳极氧化后生长了阳极氧化铝纳米管阵列模板(AAO)的铝基片取出用去离子水清洗后备用。制备0.05M(NH4)2TiF6液相沉积溶液，并充分搅拌，置于40℃水浴中备用。将AAO模板浸入(NH4)2TiF6溶液中搅拌沉积30min后取出，用去离子水清洗并烘干。随后升温500℃下保温3h随炉冷却至室温。铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜的能谱图(EDS)元素分析见表1，铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜用于降解甲基蓝溶液数值见表2。
本实施例的铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜的扫描电镜图见图1，加速电压为15kV，放大倍数10000倍，沿垂直薄膜方向拍摄。图中可见，铝合金表面二氧化钛纳米管排列整齐，孔径为200nm左右。
本实施例铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜的接触角图见图2；根据文献报导，当薄膜表面接触角小于10°时具备自洁功能。从图2中可见，由于铝合金表面TiO2薄膜的独特管结构，在未经光照的情况下接触角接近0°。
实施例4：
采用高氯酸和乙醇体积比1∶3的溶液在15V电压下对3003牌号铝合金试样进行2min电化学抛光。对铝合金进行阳极氧化处理，采用浓度为1M的H3PO4为电解质溶液，氧化电压60V，温度20℃，氧化时间12h。将阳极氧化后生长了阳极氧化铝纳米管阵列模板(AAO)的铝基片取出用去离子水清洗后备用。制备0.1M(NH4)2TiF6液相沉积溶液，并充分搅拌，置于35℃水浴中备用。将AAO模板浸入(NH4)2TiF6溶液中搅拌沉积20min后取出，用去离子水清洗并烘干。随后升温600℃下保温4h随炉冷却至室温。
实施例5：
采用高氯酸和乙醇体积比1∶3的溶液在15V电压下对3015牌号铝合金试样进行2.5min电化学抛光。对铝合金进行阳极氧化处理，采用浓度为1M的H3PO4为电解质溶液，氧化电压80V，温度10℃，氧化时间8h。将阳极氧化后生长了阳极氧化铝纳米管阵列模板(AAO)的铝基片取出用去离子水清洗后备用。制备0.1M(NH4)2TiF6液相沉积溶液，并充分搅拌，置于35℃水浴中备用。将AAO模板浸入(NH4)2TiF6溶液中搅拌沉积30min后取出，用去离子水清洗并烘干。随后升温500℃下保温3h随炉冷却至室温。铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜用于降解甲基蓝溶液数值见表2。
实施例6：
采用高氯酸和乙醇体积比1∶4的溶液在20V电压下对5052牌号铝合金试样进行3min电化学抛光。对铝合金进行阳极氧化处理，采用浓度为1M的H3PO4为电解质溶液，氧化电压100V，温度0℃，氧化时间12h。将阳极氧化后生长了阳极氧化铝纳米管阵列模板(AAO)的铝基片取出用去离子水清洗后备用。制备0.05M(NH4)2TiF6液相沉积溶液，并充分搅拌，置于35℃水浴中备用。将AAO模板浸入(NH4)2TiF6溶液中搅拌沉积30min后取出，用去离子水清洗并烘干。随后升温550℃下保温3h随炉冷却至室温。铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜用于降解甲基蓝溶液数值见表2。
实施例7：
采用高氯酸和乙醇体积比1∶4的溶液在20V电压下对6061牌号铝合金试样进行2min电化学抛光。对铝合金进行阳极氧化处理，采用电解质溶液为1MH3PO4和浓度为1M H2SO4的混合溶液，体积比是1∶1，氧化电压60V，温度20℃，氧化时间10h。将阳极氧化后生长了阳极氧化铝纳米管阵列模板(AAO)的铝基片取出用去离子水清洗后备用。制备0.05M(NH4)2TiF6液相沉积溶液，并充分搅拌，置于40℃水浴中备用。将AAO模板浸入(NH4)2TiF6溶液中搅拌沉积30min后取出，用去离子水清洗并烘干。随后升温500℃下保温3h随炉冷却至室温。
实施例8：
采用高氯酸和乙醇体积比1∶4的溶液在20V电压下对6063牌号铝合金试样进行2min电化学抛光。对铝合金进行阳极氧化处理，采用电解质溶液为0.5MH3PO4和浓度为1.5M H2SO4的混合溶液，体积比是5∶1，氧化电压20V，温度10℃，氧化时间10h。将阳极氧化后生长了阳极氧化铝纳米管阵列模板(AAO)的铝基片取出用去离子水清洗后备用。制备0.05M(NH4)2TiF6液相沉积溶液，并充分搅拌，置于40℃水浴中备用。将AAO模板浸入(NH4)2TiF6溶液中搅拌沉积30min后取出，用去离子水清洗并烘干。随后升温500℃下保温3h随炉冷却至室温。
表1实例3中3003牌号铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜的能谱图(EDS)元素分析
  元素   重量百分比   原子百分比
  O   37.81   64.26
  Al   0.98   0.99
  Ti   61.21   34.75
  总量   100   100
表2铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜用于降解甲基蓝溶液数值表
Figure BDA0000047380640000071

Claims (1)

1.一种铝合金表面负载二氧化钛纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用高氯酸和乙醇体积比1∶2-4的溶液在5V-20V下对铝合金试样进行0.5-3分钟电化学抛光；
(2)对铝合金试样进行阳极氧化处理，所采用电解质溶液为浓度为0.1-1.5MH3PO4或0.1-1.5M H3PO4和浓度为0.1-1.5M H2SO4的混合溶液，体积比是5∶1-1∶1，氧化电压20-100V，温度0-30℃，氧化时间4-12h；
(3)将由阳极氧化所制备的氧化铝纳米管阵列(AAO)作为模板，用去离子水清洗并烘干后备用；
(4)制备0.05-0.5M的(NH4)2TiF6的液相沉积溶液；
(5)将阳极氧化铝纳米管阵列(AAO)模板置于液相沉积溶液中静置沉积15-30min，温度为20-40℃，取出用去离子水清洗，烘干；
(6)将沉积后的薄膜在400-600℃进行热处理保温2-4h，然后随炉冷却至室温，制备完成。
CN 201110041541 2011-02-21 2011-02-21 一种铝合金表面负载二氧化钛纳米管薄膜的制备方法 Pending CN102127771A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110041541 CN102127771A (zh) 2011-02-21 2011-02-21 一种铝合金表面负载二氧化钛纳米管薄膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110041541 CN102127771A (zh) 2011-02-21 2011-02-21 一种铝合金表面负载二氧化钛纳米管薄膜的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102127771A true CN102127771A (zh) 2011-07-20

Family

ID=44266031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110041541 Pending CN102127771A (zh) 2011-02-21 2011-02-21 一种铝合金表面负载二氧化钛纳米管薄膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102127771A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102691047A (zh) * 2012-06-26 2012-09-26 上海大学 一种磁控溅射制备TiO2纳米管薄膜的方法
CN102950037A (zh) * 2012-11-16 2013-03-06 北京工业大学 一种金属微流控芯片上的微流体驱动方法
CN102976533A (zh) * 2012-11-02 2013-03-20 冯冠华 旋流式光催化反应装置
CN103007781A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 厦门建霖工业有限公司 一种用于空气与水净化的过滤膜及其制备方法
CN103046003A (zh) * 2012-12-31 2013-04-17 厦门建霖工业有限公司 一种具有自清洁功能塑料基材表面的处理方法
CN103114330A (zh) * 2013-02-20 2013-05-22 北京工业大学 一种污水处理用多孔铝网附载二氧化钛一维阵列的方法
CN103614760A (zh) * 2013-11-27 2014-03-05 天津大学 利用二次阳极氧化铝模板制备二氧化钛纳米管的方法
CN107256975A (zh) * 2017-05-05 2017-10-17 上海电力学院 一种氮化硼纳米片改性质子交换膜燃料电池用铝合金双极板的方法
CN112813392A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 基于毛细作用的固液复配耐磨抗菌材料、制备方法与应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101623658A (zh) * 2009-08-03 2010-01-13 北京工业大学 二氧化钛二氧化硅复合纳米管光催化薄膜的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101623658A (zh) * 2009-08-03 2010-01-13 北京工业大学 二氧化钛二氧化硅复合纳米管光催化薄膜的制备方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102691047A (zh) * 2012-06-26 2012-09-26 上海大学 一种磁控溅射制备TiO2纳米管薄膜的方法
CN102976533A (zh) * 2012-11-02 2013-03-20 冯冠华 旋流式光催化反应装置
CN102950037A (zh) * 2012-11-16 2013-03-06 北京工业大学 一种金属微流控芯片上的微流体驱动方法
CN102950037B (zh) * 2012-11-16 2015-05-20 北京工业大学 一种金属微流控芯片上的微流体驱动方法
CN103007781B (zh) * 2012-12-31 2014-08-13 厦门建霖工业有限公司 一种用于空气与水净化的过滤膜及其制备方法
CN103007781A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 厦门建霖工业有限公司 一种用于空气与水净化的过滤膜及其制备方法
CN103046003A (zh) * 2012-12-31 2013-04-17 厦门建霖工业有限公司 一种具有自清洁功能塑料基材表面的处理方法
CN103114330B (zh) * 2013-02-20 2015-11-18 北京工业大学 一种污水处理用多孔铝网附载二氧化钛一维阵列的方法
CN103114330A (zh) * 2013-02-20 2013-05-22 北京工业大学 一种污水处理用多孔铝网附载二氧化钛一维阵列的方法
CN103614760A (zh) * 2013-11-27 2014-03-05 天津大学 利用二次阳极氧化铝模板制备二氧化钛纳米管的方法
CN107256975A (zh) * 2017-05-05 2017-10-17 上海电力学院 一种氮化硼纳米片改性质子交换膜燃料电池用铝合金双极板的方法
CN107256975B (zh) * 2017-05-05 2019-12-27 上海电力学院 一种氮化硼纳米片改性质子交换膜燃料电池用铝合金双极板的方法
CN112813392A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 基于毛细作用的固液复配耐磨抗菌材料、制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102127771A (zh) 一种铝合金表面负载二氧化钛纳米管薄膜的制备方法
Balram et al. Enhanced oxygen evolution reaction electrocatalysis via electrodeposited amorphous α-phase nickel-cobalt hydroxide nanodendrite forests
Zhou et al. Matchstick-like Cu2S@ Cu x O nanowire film: transition of superhydrophilicity to superhydrophobicity
CN104388923B (zh) 一种石墨烯改性氧化钛金属防腐蚀涂层的制备方法
CN101532159B (zh) 一种金属铝超疏水表面的制备方法
Zhang et al. Preparation of superhydrophobic zinc coating for corrosion protection
CN101191248A (zh) 在钛基底材料表面制备二氧化钛纳米管阵列层的方法
CN105363483A (zh) 一种二氧化钛纳米线/二维层状碳化钛复合材料的制备方法
CN105110425A (zh) 一种碳纳米管改性三维多孔钛基体二氧化铅电极的制备方法
CN101122041A (zh) 一种制备多孔钛过滤材料表面功能化纳米结构膜的方法
Chun Chen et al. A review on production, characterization, and photocatalytic applications of TiO2 nanoparticles and nanotubes
CN107723777A (zh) 电沉积二硫化钼量子点修饰二氧化钛纳米管阵列的制备方法
Bi et al. Preparation and performance of highly active and long-life mesopore Ti/SnO2–Sb electrodes for electrochemical degradation of phenol
CN104198560B (zh) 一种石墨烯修饰的多孔二氧化钛复合膜的制备方法
CN103345958B (zh) 含反应等离子喷涂纳米TiN中间层的复合电极材料及其制备方法
Kim et al. Understanding of anodization of zinc in an electrolyte containing fluoride ions
CN106086989A (zh) 一种银改性二氧化钛纳米管复合阳极及其制备方法
Tang et al. Effect of the composition of Ti alloy on the photocatalytic activities of Ti-based oxide nanotube arrays prepared by anodic oxidation
Cao et al. Inherent superhydrophobicity of Sn/SnOx films prepared by surface self-passivation of electrodeposited porous dendritic Sn
CN101623658B (zh) 二氧化钛二氧化硅复合纳米管光催化薄膜的制备方法
Seremak et al. Photocatalytic activity enhancement of low-pressure cold-sprayed TiO2 coatings induced by long-term water vapor exposure
CN1884617A (zh) Al－Li复合阳极氧化膜的制备方法
CN101016637A (zh) 用阳极氧化方法制备TiO2纳米管阵列的方法
CN103007916A (zh) 金属氧化物修饰的纳米TiO2薄膜的制备方法
CN104846411B (zh) 利用阳极氧化铝模板制备花状纳米金属钴的方法及其产物

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110720