CN106917126B - 多孔氧化铝薄膜和Co纳米线/氧化铝复合薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多孔氧化铝薄膜及其制备方法，两片氧化铝薄膜具有沿径向对称的微观结构和径向对称的虹彩条形结构色。该类氧化铝薄膜表面分布有多个孔洞，薄膜孔深从一端沿径向递变。控制氧化铝薄膜制备过程中的实验条件，可使两片氧化铝薄膜呈现不同虹彩条形结构色。该薄膜通过一次氧化工艺即可制备，简化了制备流程，降低了制备成本。本发明同时公开了一种Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜及其制备方法，所述复合薄膜包括Co纳米线和多孔氧化铝薄膜，Co纳米线位于多孔氧化铝薄膜的孔洞中，Co纳米线的密度分布沿径向递减，复合薄膜具有高饱和度虹彩渐变结构色和渐变的磁性。

Description

多孔氧化铝薄膜和Co纳米线/氧化铝复合薄膜及其制备方法

技术领域

本发明属于电化学腐蚀和电化学沉积技术领域，涉及一种多孔氧化铝薄膜、一种Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜及其制备方法，具体地说，涉及一次氧化工艺同时制备两片具有相同微观结构、宏观呈现相同的虹彩条形结构色的氧化铝薄膜；涉及一次沉积工艺同时制备两片具有相同微观结构、相同磁性渐变规律、宏观呈现相同高饱和虹彩条形结构色的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜。

背景技术

由于具有纳米孔洞的氧化铝薄膜是宽带隙金属氧化物半导体材料，具有热稳定性、抗腐蚀性、化学稳定性和高介电常数，在有序纳米结构的合成中得到了广泛的应用。随着光子晶体研究的深入，关于氧化铝薄膜的结构色问题也有了一定的研究。1969年，Diggle等人报道在可见光范围内，有铝基支撑的氧化铝薄膜当厚度小于1μm时因光干涉作用会产生明亮的颜色。2007年，日本东北大学Wang等人报道利用CVD技术在氧化铝薄膜上沉积碳纳米管后，制备出了颜色饱和度较高的氧化铝薄膜。随后，2010年，中科院合肥物质科学研究院固体所赵相龙博士在碳管复合氧化铝复合薄膜颜色的调控研究方面取得了重要进展，实现了对碳管复合氧化铝复合薄膜颜色的精细调控。2011年，河北师范大学孙会元教授小组采用多次氧化法制备了具有变化彩条特征的氧化铝复合薄膜。

但是到目前为止还没有关于一次氧化工艺制备出两片结构沿径向对称且具有沿径向对称的虹彩条形结构色的多孔氧化铝薄膜的报道；也没有关于一次沉积工艺制备出两片纳米孔洞内纳米线密度(薄膜表面单位面积内孔洞中纳米线的条数)、磁性均沿着径向递减分布的高饱和虹彩结构色的多孔氧化铝复合薄膜的报道。现有的具有多彩结构色的氧化铝薄膜、氧化铝复合薄膜的制备采取多次、多种制备工艺，多次氧化且只能制备出一片多彩氧化铝薄膜或氧化铝复合薄膜，这样制备方法繁琐，制备成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔氧化铝薄膜、一种Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜及其制备方法，所述多孔氧化铝薄膜具有虹彩条形结构色，所述氧化铝薄膜表面分布有多个孔洞，所述孔洞的孔隙率从薄膜一端沿径向递减，薄膜孔深从一端沿径向递增；所述磁性Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜具有高饱和度渐变结构色，且磁性沿氧化铝薄膜径向渐变，两种薄膜制备方法简单，能够应用于防伪、绘画、装饰、化妆品、显像技术、染料敏化和太阳能电池等领域。

其具体技术方案为：

为便于说明，本发明所述的两片相同多孔氧化铝薄膜的径向为氧化时两个薄膜中心连线所在的薄膜直径，且规定从两个薄膜靠近的直径端点指向直径的另一端点方向为直径正方向，简称直径方向，再简称为多孔氧化铝薄膜的径向，注意这里的径向为两个相反的方向；本发明所述两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的直径均为与偏转电场方向平行的直径，规定直径方向由偏转电场负电位指向正电位方向，简称Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜径向。

本发明所述的多孔氧化铝薄膜具有沿径向对称的微观结构，同时可以呈现沿径向对称的虹彩条形结构色，1～4实施例中同时展现一次制备工艺得到的两片相同多孔氧化铝薄膜，其后其他实施例中的多孔氧化铝薄膜只展现氧化铝薄膜中的一个薄膜为代表，主要利用其来说明虹彩条形结构色随实验条件的变化规律。本发明所述的多孔氧化铝薄膜具有沿径向对称的微观结构；

有鉴于此，本发明一方面提供具有渐变孔隙率、渐变孔深的多孔氧化铝薄膜，该氧化铝薄膜通过一次氧化即可制得，制备简单，成本较低。两片相同多孔氧化铝薄膜具有沿径向对称的微观结构，同时宏观还可以呈现对称的虹彩条形结构色。

该种渐变孔隙率、渐变孔深的多孔氧化铝薄膜，所述氧化铝薄膜表面分布有多个孔洞，所述孔洞的孔隙率从薄膜一端沿径向递减，薄膜孔深从一端沿径向递增。

以上具有渐变孔隙率、渐变孔深的多孔氧化铝薄膜的技术方案中，孔洞的孔径较小，为几十纳米，呈点阵排布。控制孔深以使得氧化铝薄膜的厚度满足一定的变化规律时，例如氧化铝薄膜的总体厚度在1微米以下，这时氧化铝薄膜可产生条形的虹彩结构色。此外，氧化铝薄膜的制备中控制不同的氧化电压或不同的氧化时间或不同的对电极之间距离，能较好地得到呈现不同条形虹彩结构色的多孔氧化铝薄膜。虹彩的结构色是由于复色光(例如自然光)经薄膜的上表面和下表面反射后相互干涉使得组成复色光相互分离而产生。条形色彩和疏密程度可控制。

本发明第二方面提供一种渐变孔隙率、渐变孔深的多孔氧化铝薄膜制备方法，该方法采用一次氧化法，使得制备简单，成本较低。

一种如上述的多孔氧化铝薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)对铝箔进行预处理；

(2)将经预处理后的两片铝箔作为阳极连同与该阳极平行的对电极置入电解液中进行电氧化；

优选地，所述对电极为碳棒，碳棒其易获得，价格低；

优选地，所述预处理后的两片铝箔氧化时处于一个平面内，上下放置，且两个铝箔中心连线与对电极对称平行放置；

优选地，所述预处理后的两片铝箔氧化时上下放置，且两个铝箔中心距离为1.8～3cm；

优选地，所述处理后铝箔与对电极碳棒之间的距离为4～6cm；

优选地，所述电氧化的时间为20s～30min，所述电氧化的电压为100～140V，所述电氧化的电流为40～120mA；

优选地，所述电氧化的电压为110～140V，电氧化的时间为20s～300s时制得条形虹彩结构色的氧化铝薄膜；

优选地，所述电解液为4.75～5.25wt％的磷酸；

优选地，所述预处理按照从前至后的顺序依次包括剪裁、清洗、退火和电化学抛光。

值得说明的是，步骤(2)中选择合适氧化电压、氧化时间及对电极之间距离，即可得到具有虹彩条形的结构色的氧化铝薄膜，且条形的虹彩疏密程度可控。两片预处理铝箔平行电解槽的侧壁放置，且上下位置、在一个平面内，而对电极(例如可以为碳棒)与两铝箔中心连线对称平行放置。

本发明第三方面提供的一次电沉积工艺同时制备出两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜，所述复合薄膜包括Co纳米线和多孔氧化铝薄膜，所述Co纳米线位于所述多孔氧化铝薄膜的纳米孔洞中，其中Co纳米线生长于多孔氧化铝薄膜的底部，Co纳米线密度分布沿径向递减。

本发明提供的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜将Co纳米线沉积到多孔氧化铝薄膜的纳米孔洞中，使得多孔氧化铝薄膜具有磁性，并且由于沉积到多孔氧化铝薄膜纳米孔洞中的Co纳米线密度沿径向递变分布，产生所述磁性沿多孔氧化铝薄膜径向递减。

所述磁性Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜中Co纳米线的密度沿径向递变分布。

所述多孔氧化铝薄膜的厚度为1μm以下，如0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm或0.9μm等。

厚度在1μm以下的多孔氧化铝薄膜具有单一结构色，Co纳米线沉积到具有单一结构色的多孔氧化铝薄膜孔洞中，使得多孔氧化铝薄膜的折射率增加，并且使得铝和氧化铝界面的反射光强减弱，从而薄膜颜色饱和度提高，并且由于Co纳米线的密度沿薄膜直径方向递变分布，因此所述复合薄膜能够呈现高饱和虹彩渐变结构色。

本发明第四方面提供了一种如上所述的两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的制备方法，所述制备方法为：将两片微结构均匀的(孔深和孔径相同)多孔氧化铝薄膜处于一个平面内，上下放置，且两个铝箔中心连线与对电极对称平行置于含1有Co离子的电解液中，在施加偏转电场下进行交流电沉积，得到两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜。

本发明所述偏转电场由两个平行放置的碳片加直流电压得到。

本发明提供的两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜制备方法简单，只需一次交流电沉积即可制得Co纳米线密度沿薄膜径向递变分布，成本较低。

所述交流电沉积的电压为11～13V，如11V、11.5V、12.0V、12.5V、13.0V、等。

所述偏转电场的电压为4～6V，如4.1V、4.2V、4.3V、4.4V、4.5V、4.6V、4.7V、4.8V、4.9V、5.0V等。

优选地，所述偏转电场的对电极之间的距离为6～9cm，如6.5cm、7cm或7.5cm等。

对单一结构色多孔氧化铝薄膜在偏转电场下进行交流电沉积金属Co，在多孔氧化铝薄膜纳米孔洞中形成Co纳米线，使得复合薄膜折射率增加，同时减弱了铝和氧化铝界面的反射光强，从而提高了薄膜颜色的饱和度。在电沉积过程中，偏转电场对Co离子有电场力作用，使Co纳米线密度沿薄膜径向递变分布，从而Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜呈现高饱和度虹彩渐变结构色，且磁性沿薄膜径向递变。

优选地，所述偏转电场的对电极为碳片，两个平行于沉积对电极中心连线的碳片，加直流电压得到垂直于沉积Co离子运动轨迹的电场，使其发生偏转。方法简单，并且碳片其易获得，价格低。

优选地，所述多孔氧化铝薄膜与其对电极平行放置。

所述交流电沉积的时间为30～60s，如31s、32s、33s、34s、35s、36s、37s、38s或39s等。

优选地，所述含有Co元素的电解液为含有CoSO₄的溶液，优选浓度为0.10mol/L～0.14mol/L的CoSO₄溶液，如0.11mol/L、0.12mol/L、0.13mol/L或0.14mol/L的CoSO4溶液；进一步优选地，所述含有Co元素的电解液中还含有硼酸，所述硼酸的浓度为0.37mol/L～0.41mol/L，如含有0.38mol/L、0.39mol/L、0.40mol/L或0.41mol/L等的硼酸。

具有渐变孔隙率、渐变孔深的两片相同多孔氧化铝薄膜；具有渐变磁性、渐变高饱和结构色的两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的氧化铝薄膜表面分布有多个孔洞，所述孔洞的孔隙率从薄膜一端沿径向递减，孔深从一端沿径向递增。将预处理的两片铝箔同时进行一次电氧化便可制得，只需通过一次氧化工艺即可制备出两片沿径向具有对称的微观结构、同时宏观可以呈现沿径向对称的虹彩条形结构色的氧化铝薄膜。简化了制备流程，降低了制备成本。

2、本发明提供的两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜中Co纳米线密度分布沿薄膜径向递变。从而Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜呈现高饱和度虹彩渐变结构色，且磁性沿薄膜径向递变。其两片相同复合薄膜仅一次交流沉积工艺即可制得，制备方法简单，成本较低。

附图说明

图1是本发明制备氧化铝薄膜、氧化铝复合薄膜，除电源外的电化学氧化装置分立元件示意图；

图2是本发明制备多孔氧化铝薄膜除电源外氧化过程装置示意图；

图3是本发明制备Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜除电源外沉积过程装置示意图；

图4为本发明实施例4的氧化铝薄膜的反射光谱图；

图5为本发明实施例4的氧化铝薄膜表面SEM图；

图6为本发明实施例4的氧化铝薄膜的截面SEM图；

图7为本发明实施例1～4的氧化铝薄膜数码照片图；

图8为本发明实施例5、6和4的氧化铝薄膜数码照片图；

图9为本发明实施例7、8和4的氧化铝薄膜数码照片图；

图10为本发明实施例11制得的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜能谱图；

图11为本发明实施例11制得的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的表面SEM图；

图12为本发明实施例11制得的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的截面SEM图；

图13是本发明实施例11制得的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的反射光谱图；

图14是本发明实施例11制得的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜磁化曲线；

图15为本发明实施例9、10和11的纳米线/多孔氧化铝复合薄膜数码照片图。

图中：1—电解槽；2—硅胶垫；3—铝箔(氧化铝薄膜)；4—铜电极；5—紧固螺旋；6—碳棒；7—碳片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

以下实施例中采用的设备型号及生产厂家如下：

超声波清洗机(型号PS-08A，深圳恒力超声波设备有限公司)；

石英管式炉(型号HTL1100-60，合肥科晶材料技术有限公司)；

直流电源(型号为DC-1760，合肥达春电子有限公司)；

数码相机(型号为EOS600D，佳能中国有限公司)；

扫描电镜(型号为S-4800，日本Hitachi公司)；

紫外可见分光光度计(型号为日立U-3010，日本日立公司)；

物理性能测试系统(型号为PPMS-6000，美国Quantum Design公司生产)。

实施例1

根据以下步骤制备氧化铝薄膜：

(1)把纯度为99.999％，厚度为0.3mm的高纯铝箔剪成2cm左右的圆片，压平后放在丙酮溶液中超声波清洗30分钟，随后放入酒精中超声清洗30分钟，最后在去离子水中反复冲洗，晾干后放置在石英管式炉中，在400℃真空退火2h，冷却至室温。然后对退火后的高纯铝箔进行电抛光处理，电抛光液为体积比1：4的HCIO4与无水乙醇的混合液，以铝箔作为阳极，碳棒作为阴极，在电压20V左右进行电氧化50s，对铝箔进行抛光。

(2)将抛光后的两片高纯铝箔按照图1顺序放置于电解槽中作为阳极，以长8cm、直径为6mm的碳棒为对电极，阳极与对电极碳棒之间距离为4cm，电解液为5wt％的磷酸溶液，在100V的电压下进行氧化，氧化时间50s后便制得具有渐变孔隙率、渐变孔深的两片相同多孔的氧化铝薄膜。

实施例2

除了步骤(2)中氧化电压为110V，其他条件与实施例1相同。

实施例3

除了步骤(2)中氧化电压为120V，其他条件与实施例1相同。

实施例4

除了步骤(2)中氧化电压为130V，其他条件与实施例1相同。

实施例5

除了步骤(2)中氧化时间为30s，其他条件与实施例4相同。

实施例6

除了步骤(2)中氧化时间为40s，其他条件与实施例4相同。

实施例7

除了步骤(2)中阳极与对电极碳棒之间距离为8cm，其他条件与实施例4相同。

实施例8

除了步骤(2)中阳极与对电极碳棒之间距离为6cm，其他条件与实施例4相同。

实施例9

(1)步骤与实施例1(1)步骤相同。

(2)除了氧化电压为20V，氧化时间为12min，阳极与对电极碳棒之间距离为12cm，其他条件与具体操作与实施例1(2)步骤相同，制备得到“孪生”多孔的氧化铝薄膜。

(3)将步骤(2)制备的多孔氧化铝薄膜放置本发明的电解槽中置入0.12mol/L的CoSO4电溶液中，电压为12V，电沉积时间为30s，电极间距为10cm，进行交流电沉积，同时加偏转电场，偏转电压为4V，得到磁性Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜。

实施例10

除了步骤(3)中在进行交流电沉积，同时加偏转电场，偏转电压为5V，其他条件与实施例9相同。

实施例11

除了步骤(3)中偏转电压为6V，其他条件与实施例9相同。

采用数码相机对实施例1～11制得的氧化铝薄膜、氧化铝复合薄膜进行拍照；采用扫描电镜对实施例4、11制得的两片相同多孔氧化铝薄膜、两片相同氧化铝复合薄膜其中的一片表面和截面形貌进行表征；采用紫外可见分光光度计对实施例4、11制得的两片相同多孔氧化铝薄膜、两片相同氧化铝复合薄膜其中的一片进行反射光谱的测试。

如图1所示，为本发明实施例1～11的两片相同薄膜的制备装置图。该装置的一个侧壁上，上、下分别开有一个圆孔，用来放置和固定铝箔(或氧化铝薄膜)作为氧化、沉积阳极。两个铝箔(或氧化铝薄膜)中心连线垂直装置底面；

如图2所示，是本发明制备多孔氧化铝薄膜除电源外氧化过程装置示意图。以平行两个铝箔中心连线对称放置的碳棒作为对电极，两电极之间距离为4～8cm。电化学氧化时，碳棒接电源负极，两个铜电极并接在电源正极；

如图3所示，是本发明制备Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜除电源外沉积过程装置示意图。以平行两个氧化铝薄膜中心连线对称放置的碳棒作为对电极，电化学沉积时，两碳片分别接偏转直流电源的正负极。

如图4所示，为本发明实施例4的氧化铝薄膜的反射光谱图。反射光谱中波长依次为：392nm、473nm、579nm和716nm，其对应的颜色依次紫、蓝、黄和红色，这与实施例4数码照片中的颜色相符。

如图5所示，为本发明实施例4的氧化铝薄膜表面SEM图。图3中a、b、c依次为实施例4的氧化铝薄膜沿径向不同位置的电镜表面照片，孔隙率沿径向依次减小。

如图6所示，为本发明实施例4的氧化铝薄膜的截面SEM图。图4中a、b、c依次为实施例4的氧化铝薄膜沿径向不同位置的电镜截面照片，薄膜厚度分别为：413nm、500nm、540nm，孔洞深度沿径向依次增加。

如图7所示，为本发明实施例1～4的两片相同多孔氧化铝薄膜数码照片图。图7a(1)、a(2)～d(1)、d(2)，依次为实施例1、2、3、4的两片相同多孔氧化铝薄膜数码照片。此图说明，一次氧化同时制备出的两个多孔氧化铝薄膜具有相同条形结构色，从而间接证明两片相同多孔氧化铝薄膜具有相同微观结构。并且在对电极之间距离均为4cm、相同氧化时间条件下，随着氧化电压的增加，形成氧化铝薄膜厚度的梯度增加，导致彩色条数增加且色彩丰富。图7(a)为两片相同多孔氧化铝薄膜径向相同时的数码照片；图7(b)为两片相同多孔氧化铝薄膜径向相反时的数码照片，该照片的径向和实验时氧化铝薄膜的径向是一致的。

如图8所示，为本发明实施例5、6和4的两片相同多孔氧化铝薄膜数码照片图，图8a～c依次为实施例5、6和4的两片相同多孔氧化铝薄膜数码照片。但需说明，因为两片相同氧化铝薄膜颜色分布基本一样，所以只给出了每实施例中两片相同薄膜的其中一个薄膜照片。由左至右依次为实施例5、6和4，在对电极之间距离均为4cm、相同氧化电压条件下，随着氧化时间的增加，形成氧化铝薄膜厚度的梯度增加，导致彩色条数增加且色彩丰富。

如图9所示，为本发明实施例7、8和4的两片相同多孔氧化铝薄膜数码照片图，图9a～c依次为实施例7、8和4的两片相同多孔氧化铝薄膜数码照片。但需说明，因为两片相同氧化铝薄膜颜色分布基本一样，所以只给出了实施例中两片相同薄膜的其中一个薄膜照片。由左至右依次为实施例7、8和4，在氧化电压、氧化时间均相同条件下，随着对电极之间距离从8cm减到6cm再减到4cm，两片相同多孔氧化铝薄膜从单一颜色转变为条形彩色，并且彩色条数增加且色彩丰富。

如图10所示，为本发明实施例11的两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的能谱图，图中显示复合薄膜中有Co存在。

如图11所示，为本发明实施例11制得的两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜沿直径不同颜色区域对应的表面SEM图。其中图11(a)、(b)、(c)分别为沿直径不同颜色区域(对应图15c(2)数码照片D、E、F区域)对应的SEM表面照片。从图中可以看出，Co纳米线均沉积在氧化铝薄膜的纳米孔洞中。

如图12所示，为本发明实施例11制得的两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜沿直径方向不同颜色区域对应的截面SEM图。其中图12(a)、(b)、(c)分别为沿直径不同颜色区域(对应图15c(2)数码照片D、E、F区域)对应的SEM截面照片。从图中可以看出，复合薄膜厚度为：380nm，复合薄膜底部的Co纳米线长度近似相同，约为260nm，但Co纳米线密度分布沿径向递减。

如图13所示，为本发明实施例11制得的两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的反射光谱图。从图中可以看出，反射光谱中波峰位置对应的波长分别为459nm和600nm，在可见光范围内所对应的颜色分别为蓝和黄橙色。这与图15c实施例11样品数码照片显示颜色一致。

如图14所示，为本发明实施例11制得的两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜沿直径不同颜色区域对应的磁化曲线。其中a、b、c分别对应图15c(2)数码照片D、E、F区域的磁化曲线。外加磁场方向为平行Co纳米线方向时，外加磁场强度为8000oe时，达到饱和。从图中可以看出，所述Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的磁性沿径向逐渐减小，饱和磁化强度分别为150、130和118emu/cm³，与图12中底部Co纳米线密度沿径向递减相吻合。

如图15所示，为本发明实施例9～11制得的两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜数码照片图。图15a(1)、a(2)～c(1)、c(2)，依次为实施例9、10、11的两片相同多孔氧化铝复合薄膜数码照片。从图中可以看出，使用相同的氧化铝模板，沉积电压、沉积时间均相同的情况下，随偏转电压增加形成了不同的高饱和度的虹彩渐变结构色的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜。

以上实施例具有孔深渐变的多孔氧化铝薄膜的孔洞的孔径在纳米尺寸，是一种良好的载体，以该氧化铝薄膜的孔洞作为模板，生长纳米材料可应用于许多类型反应的催化剂，例如目前制备碳纳米管所用催化剂有些将碱土、稀土金属氧化物负载于载体上，但还没有出现以孔深渐变的的氧化铝薄膜为载体的报道。以上实施例说明本发明提供的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜具有沿直径方向渐变的磁性和高饱和度虹彩渐变结构色，所述Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜同时具有光学和磁学特性，在防伪、绘画、装饰、化妆品、显像技术、染料敏化及太阳能电池方面具有巨大的应用前景，而且对开辟氧化铝薄膜在其他新领域应用也具有重要意义。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜包括两片微观结构和物性相同的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜，所述Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的制备方法包括将Co纳米线沉积于多孔氧化铝薄膜的纳米孔洞中，且使得所述Co纳米线的密度沿径向递变分布；其中，沉积所述Co纳米线的偏转电场获得的方法为：

偏转电场通过对两个平行放置的碳片施加直流电压获得，且以平行两片氧化铝薄膜中心连线对称放置的碳棒作为沉积对电极，电化学沉积时，两片氧化铝薄膜与碳棒之间形成沉积电场；碳片的放置平行于两个沉积对电极中心的连线，两个平行放置的碳片加直流电压产生电场，使Co离子在沉积过程中发生偏转；偏转电场和沉积电场垂直；在偏转电场作用下，沉积到多孔氧化铝薄膜纳米孔洞中的Co纳米线密度沿径向递减分布，使得多孔氧化铝薄膜磁性沿薄膜径向递减；

其中，Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的直径均为与偏转电场方向平行的直径，规定直径方向由偏转电场负电位指向正电位方向，且为Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜径向方向。

2.根据权利要求1所述的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述两片氧化铝薄膜具有沿径向对称的微观结构；氧化铝薄膜表面分布有多个孔洞，薄膜孔深从一端沿径向递增；

所述两片氧化铝薄膜呈现相同虹彩条形结构色。

3.根据权利要求2所述的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述两片氧化铝薄膜通过以下方法制备得到：(1)对铝箔进行预处理；(2)将经预处理后的两片铝箔作为阳极连同与该阳极平行的对电极置入电解液中进行电氧化；所述对电极为碳棒，所述预处理后的两片铝箔氧化时处于一个平面内，上下放置，且两个铝箔中心连线与对电极对称平行放置，两个铝箔中心距离为1.8～3cm，所述电解液为4.75～5.25wt％的磷酸。

4.根据权利要求3所述的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的制备方法，其特征在于，处理后铝箔与对电极碳棒之间的距离为4～6cm。

5.根据权利要求3所述的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述电氧化的时间为20s～30min，所述电氧化的电压为100～140V，所述电氧化的电流为40～120mA。

6.根据权利要求5所述的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述电氧化的电压为110～140V，电氧化的时间为20s～300s时制得条形虹彩结构色的氧化铝薄膜。

7.根据权利要求1所述的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜小于0.1μm，呈现饱和虹彩渐变结构色。

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