CN104313659A - 一种大孔氧化铝模板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大孔氧化铝模板的制备方法，主要包括如下步骤：(1)对铝片表面进行超声清洗；(2)在高温条件下退火消除铝片的的内部应力；(3)对铝片表面进行碱洗；(3)在高氯酸与乙醇的混合溶液中电解抛光；(4)在草酸溶液中进行第一步阳极氧化；(5)在草酸溶液中进行第二步阳极氧化；(6)最后对铝片进行扩孔。本发明制备得到的大孔氧化铝模板的孔径大小为120～150nm，具有有序度高，生产条件易于控制的优点，适合工业推广应用。

Description

一种大孔氧化铝模板的制备方法
技术领域
本发明属于纳米压印技术领域，具体涉及一种大孔氧化铝模板的制备方法。
背景技术
多孔氧化铝(anodic aluminum oxide,AAO)的主要成分是Al2O3，多孔氧化铝模板是用高纯铝(99.999％)在相应的酸性电解溶液中氧化制得的。其中，金属铝作为阳极，在特定的工作条件和外场作用下，阳极表面形成一层厚度为1～50μm的氧化膜。形成的微孔具有非常规则的结构，以及高度的各向异性，孔径在10～500nm可控，孔的密度大约在109～1011/cm2。多孔氧化铝膜板除了作为纳米结构材料合成的模板之外，还可以作为过滤膜用于分离提纯，作为半透膜用于生物医药领域，作为载体用于催化反应、物理、化学吸附；此外，还可以用于制作纳气体传感器、光偏振器、光控开关，以及高密度存储器件等。
1995年，日本京都大学的H.Masuda等首次制备出了氧化铝的有序阵列模板，并以此制作出聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的负型模板，从此都空氧化铝模板的制备获得了较快的发展。目前国内外制备多孔氧化铝模板的工艺基本按照如下步骤：首先对铝材料进行预处理，然后在酸性环境下进行第一次阳极氧化，由于第一次氧化形成的氧化膜外层有序性很差，需要将其去掉然后再次在酸性氧化液中进行第二次氧化，然后脱模，在酸性溶液中去掉阻挡层并扩大孔洞。现有技术在制备大孔氧化铝模板时通常存在孔径大小不稳定，孔径排布杂乱等缺点，从而制约了大孔氧化铝模板的应用。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：提供一种大孔氧化铝模板的制备方法，以解决现有技术中大孔氧化铝模板有序度低的缺点。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种大孔氧化铝模板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铝片表面预处理：将铝片置于体积分数为75％的乙醇溶液中超声清洗；
(2)消除内部应力：将步骤(1)得到的铝片在500℃条件下保温2h；
(3)碱洗：将步骤(2)得到的铝片在0.3mol/L的NaOH溶液中清洗10～15min；
(4)电化学抛光：以步骤(3)得到的铝片为阳极，铂片为阴极，在高氯酸与乙醇体积比为1：4的混合溶液中，电压为30V的条件下电解2min；
(5)第一步阳极氧化：以步骤(4)得到的铝片为阳极，铂片为阴极，在草酸浓度为0.5～1mol/L、硫酸浓度为0.5～1mol/L的电解池中氧化，所述的氧化条件为：温度0～4℃，电压15～25V，氧化2h；氧化结束后将铝片取出，置于混合腐蚀液中浸泡处理；
(6)第二步阳极氧化：以步骤(5)得到的铝片为阳极，铂片为阴极，在草酸浓度为0.5～1mol/L、硫酸浓度为0.5～1mol/L的电解池中氧化，所述的氧化条件为：温度0～4℃，电压15～25V，氧化2～10h；
(7)扩孔：将步骤(6)得到的铝片在15～20℃条件下，置于浓度为0.3～0.5mol/L的磷酸溶液中腐蚀1min。
其中，步骤(5)所述的混合腐蚀液为磷酸、铬酸、水的质量比为10:2:88。
其中，步骤(5)所述的浸泡处理，其条件为50～60℃，浸泡0.5～1h。
上述大孔氧化铝模板的制备方法制备得到的大孔氧化铝模板。
有益效果：本发明采用在较低的温度条件下，在较高浓度的草酸和硫酸混合溶液中对氧化铝模板进行两次电解，最终得到的氧化铝模板的孔径在120～150nm之间，孔径分布匀称，有序度高，适合大规模工业应用。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1：
取大小为30*30*10nm的高纯铝片，置于体积分数为75％的乙醇溶液中超声清洗以出去其表面的油污，洗净后取出将表面烘干。然后将铝片在500℃条件下保温2h，以消除其内部应力。再将铝片置于0.3mol/L的NaOH溶液中清洗10min；然后以该铝片为阳极，铂片为阴极，在高氯酸与乙醇体积比为1：4的混合溶液中，电压为30V的条件下电解2min，去除其表面的氧化膜。然后以铝片为阳极，铂片为阴极，在草酸浓度为1mol/L、硫酸浓度为1mol/L的电解池中氧化，氧化条件为：温度0～4℃，电压25V，氧化2h；氧化结束后将铝片取出，置于混合腐蚀液中浸泡处理。其中，混合腐蚀液为磷酸、铬酸、水的质量比为10:2:88，浸泡处理的条件为60℃，浸泡1h。取出后在草酸浓度为1mol/L、硫酸浓度为1mol/L的电解池中氧化，氧化条件为：温度0～4℃，电压15V，氧化5h。最后在15℃条件下，置于浓度为0.3～0.5mol/L的磷酸溶液中腐蚀1min扩孔。
该方法制备得到的大孔氧化铝模板孔径大小为120～150nm，孔径分布均匀，有序度较高。

Claims (4)

1.一种大孔氧化铝模板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铝片表面预处理：将铝片置于体积分数为75％的乙醇溶液中超声清洗；
(2)消除内部应力：将步骤(1)得到的铝片在500℃条件下保温2h；
(3)碱洗：将步骤(2)得到的铝片在0.3mol/L的NaOH溶液中清洗10～15min；
(4)电化学抛光：以步骤(3)得到的铝片为阳极，铂片为阴极，在高氯酸与乙醇体积比为1：4的混合溶液中，电压为30V的条件下电解2min；
(5)第一步阳极氧化：以步骤(4)得到的铝片为阳极，铂片为阴极，在草酸浓度为0.5～1mol/L、硫酸浓度为0.5～1mol/L的电解池中氧化，所述的氧化条件为：温度0～4℃，电压15～25V，氧化2h；氧化结束后将铝片取出，置于混合腐蚀液中浸泡处理；
(6)第二步阳极氧化：以步骤(5)得到的铝片为阳极，铂片为阴极，在草酸浓度为0.5～1mol/L、硫酸浓度为0.5～1mol/L的电解池中氧化，所述的氧化条件为：温度0～4℃，电压15～25V，氧化2～10h；
(7)扩孔：将步骤(6)得到的铝片在15～20℃条件下，置于浓度为0.3～0.5mol/L的磷酸溶液中腐蚀1min。
2.根据权利要求1所述的大孔氧化铝模板的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述的混合腐蚀液为磷酸、铬酸、水的质量比为10:2:88。
3.根据权利要求1所述的大孔氧化铝模板的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述的浸泡处理，其条件为50～60℃，浸泡0.5～1h。
4.权利要求1～4任一项所述的大孔氧化铝模板的制备方法制备得到的大孔氧化铝模板。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104593786A (zh) * 2015-02-12 2015-05-06 东莞市慧泽凌化工科技有限公司 一种金属表面微孔化处理的方法
CN105887154A (zh) * 2016-04-29 2016-08-24 南阳师范学院 一种氧化铝二维光子晶体制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5439250B2 (zh) * 1976-10-27 1979-11-27
CN1793437A (zh) * 2005-11-23 2006-06-28 哈尔滨工业大学 混合酸电解液制备高度有序的多孔阳极氧化铝模板的方法
CN101624717A (zh) * 2009-07-28 2010-01-13 同济大学 制备有序多孔氧化铝模板的方法及装置
CN103243370A (zh) * 2013-04-25 2013-08-14 东华大学 一种两步阳极氧化法制备有序大孔阳极氧化铝薄膜的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5439250B2 (zh) * 1976-10-27 1979-11-27
CN1793437A (zh) * 2005-11-23 2006-06-28 哈尔滨工业大学 混合酸电解液制备高度有序的多孔阳极氧化铝模板的方法
CN101624717A (zh) * 2009-07-28 2010-01-13 同济大学 制备有序多孔氧化铝模板的方法及装置
CN103243370A (zh) * 2013-04-25 2013-08-14 东华大学 一种两步阳极氧化法制备有序大孔阳极氧化铝薄膜的方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104593786A (zh) * 2015-02-12 2015-05-06 东莞市慧泽凌化工科技有限公司 一种金属表面微孔化处理的方法
CN105887154A (zh) * 2016-04-29 2016-08-24 南阳师范学院 一种氧化铝二维光子晶体制备方法
CN105887154B (zh) * 2016-04-29 2018-11-16 南阳师范学院 一种氧化铝二维光子晶体制备方法

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