RU2350380C1 - Method of aluminium porous membranes production - Google Patents
Method of aluminium porous membranes production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350380C1 RU2350380C1 RU2007120250/28A RU2007120250A RU2350380C1 RU 2350380 C1 RU2350380 C1 RU 2350380C1 RU 2007120250/28 A RU2007120250/28 A RU 2007120250/28A RU 2007120250 A RU2007120250 A RU 2007120250A RU 2350380 C1 RU2350380 C1 RU 2350380C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pores
- opening
- acid
- temperature
- nitric
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано в качестве различных фильтров, капиллярных насосов, в технологии производства больших массивов углеродных нанотрубок (УНТ) и т.д.The invention relates to the field of nanotechnology and can be used as various filters, capillary pumps, in the production technology of large arrays of carbon nanotubes (CNTs), etc.
В настоящее время известны способы получения мембранных структур на основе алюминия путем полировки алюминиевых фольг с последующим анодированием в 0,2-0,3 м щавелевой кислоты (СООН)2 вскрытием дна пор (удалением остатков алюминия и его окислов) в насыщенном 10 м растворе хлорной ртути и очистку каналов пор химическим травлением в 5% фосфорной кислоте (C.Y.Liu, A.Datta and y.L.Wang "Ordered anodic alumina nanochannels on focused-ion-beam-preparatteerned aluminum surfaces". Appl. Phys. Lett. v.78, №1, p.120-122).Currently, methods are known for producing aluminum-based membrane structures by polishing aluminum foils, followed by anodizing 0.2-0.3 m oxalic acid (COOH) 2 by opening the bottom of the pores (removing residual aluminum and its oxides) in a saturated 10 m solution of chlorine mercury and pore channel cleaning by chemical etching in 5% phosphoric acid (CYLiu, A. Datta and yLWang "Ordered anodic alumina nanochannels on focused-ion-beam-preparatteerned aluminum surfaces". Appl. Phys. Lett. v. 78, No. 1, p. 120-122).
Однако качество получаемой пористой структуры не удовлетворяло современным требованиям производства из-за бурно протекающей реакции, приводящей к разрушению алюминиевой фольги, что значительно снижает прочность изготавливаемых из нее изделий. Кроме того, применение хлорной ртути экологически небезопасно.However, the quality of the resulting porous structure did not meet modern production requirements due to the rapidly occurring reaction leading to the destruction of aluminum foil, which significantly reduces the strength of products made from it. In addition, the use of chlorine mercury is environmentally unsafe.
Известен способ получения пористых мембран на основе алюминия, включающий полировку алюминиевых фольг, анодное окисление, вскрытие дна пор при нагревании в ортофосфорной кислоте с последующей очисткой каналов пор (О.Yessensky, F.Muller and U.Gosele "Self-organized formation of hexagonal pore arrays in anodic alumina". Appl. Phys. Lett. v.72, №10, 1998, p.1173-1175).A known method of producing porous membranes based on aluminum, including polishing aluminum foils, anodic oxidation, opening the bottom of the pores when heated in phosphoric acid, followed by cleaning the pore channels (O. Yessensky, F. Muller and U. Gosele "Self-organized formation of hexagonal pore arrays in anodic alumina ". Appl. Phys. Lett. v. 72, No. 10, 1998, p. 1173-1175).
Недостатком этого способа является неполнота вскрытия пор.The disadvantage of this method is the incompleteness of the opening of the pores.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является подбор качественного реагента для вскрытия пор, позволяющего осуществить равномерное вскрытие пор без нарушения прочности получаемых пористых мембран.The problem to which the invention is directed is the selection of a high-quality reagent for opening pores, which allows for uniform opening of pores without violating the strength of the resulting porous membranes.
Поставленная задача достигается использованием способа получения пористых мембран на основе алюминия, включающего полировку алюминиевых фольг, анодное окисление, вскрытие дна пор с помощью неорганической кислоты при нагревании и очистку каналов пор, новизна которого заключается в том, что вскрытие дна пор проводят при температуре 40-50°С смесью концентрированных фтористоводородной, азотной и уксусной кислот при следующем соотношении компонентов (объемные проценты): фтористоводородная кислота: азотная кислота: уксусная кислота как (2,5-3,5):(1,5-2,5):(4,5-5,5).The problem is achieved by using a method for producing porous membranes based on aluminum, including polishing aluminum foils, anodic oxidation, opening the bottom of the pores with an inorganic acid by heating and cleaning the pore channels, the novelty of which is that the opening of the bottom of the pores is carried out at a temperature of 40-50 ° C with a mixture of concentrated hydrofluoric, nitric and acetic acids in the following ratio of components (volume percent): hydrofluoric acid: nitric acid: acetic acid as (2.5-3, 5) :( 1.5-2.5) :( 4.5-5.5).
Наиболее применимым временем вскрытия пор является интервал в течение 1,5-2,5 минут.The most applicable pore opening time is an interval of 1.5-2.5 minutes.
Технический результат при этом заключается в проведении процесса равномерного вскрытия пор, позволяющего сохранить основу обрабатываемых структур без ее разрушения.The technical result in this case consists in carrying out a process of uniform opening of pores, which allows preserving the basis of the processed structures without destroying it.
При проведении вскрытия пор заявляемой смесью кислот с нарушением заявляемых соотношений не удавалось добиться полноты их вскрытия, что снижало основное качество конечного продукта - пропускную способность мембран.When opening the pores with the claimed mixture of acids in violation of the claimed ratios, it was not possible to achieve the completeness of their opening, which reduced the main quality of the final product - the throughput of the membranes.
Изобретение иллюстрируется следующими изображениями поверхностей мембранных структур, полученных с помощью растрового электронного микроскопа (РЭМ):The invention is illustrated by the following images of the surfaces of membrane structures obtained using a scanning electron microscope (SEM):
Фиг.1 - изображение поверхности мембраны до проведения вскрытия дна пор.Figure 1 - image of the surface of the membrane before opening the bottom of the pores.
Фиг.2 - изображение поверхности мембраны при проведении вскрытия дна пор в заявляемой смеси кислот и заявляемом интервале температур.Figure 2 - image of the surface of the membrane during the opening of the bottom of the pores in the inventive mixture of acids and the claimed temperature range.
Фиг.3 - изображение поверхности мембраны при проведении вскрытия дна пор в заявляемой смеси кислот при температуре ниже заявляемого интервала температур (35°С).Figure 3 - image of the surface of the membrane during the opening of the bottom of the pores in the inventive mixture of acids at a temperature below the claimed temperature range (35 ° C).
Фиг.4 - изображение поверхности мембраны при проведении вскрытия дна пор в заявляемой смеси кислот при температуре выше заявляемого интервала температур.Figure 4 - image of the surface of the membrane during the opening of the bottom of the pores in the inventive mixture of acids at a temperature above the claimed temperature range.
Представленные ниже примеры подтверждают, но не ограничивают предлагаемое изобретение.The examples below confirm, but do not limit, the invention.
Пример 1. Алюминиевую фольгу размерами 2,5×2,5×0,07 см полировали в 20% NaOH при температуре 60°С в течение 30 сек, после чего подвергали анодному окислению в 0,3 м щавелевой кислоте (СООН)2 при комнатной температуре и напряжении (V), равном 60 В в течение 3 часов. В результате этого алюминиевая фольга становилась пористой (см. фиг.1). Вскрытие дна пор проводили при температуре 45°С смесью концентрированных фтористоводородной (HF), азотной (HNO3) и уксусной кислот (СН3СООН) при следующем соотношении компонентов (объемные проценты):Example 1. An aluminum foil measuring 2.5 × 2.5 × 0.07 cm was polished in 20% NaOH at a temperature of 60 ° C for 30 seconds, after which it was subjected to anodic oxidation in 0.3 m oxalic acid (COOH) 2 at room temperature and voltage (V) of 60 V for 3 hours. As a result, the aluminum foil became porous (see FIG. 1). The pore bottom was opened at a temperature of 45 ° C with a mixture of concentrated hydrofluoric (HF), nitric (HNO 3 ) and acetic acids (CH 3 COOH) in the following ratio of components (volume percent):
HF:HNO3:СН3СООН=3:2:5.HF: HNO 3 : CH 3 COOH = 3: 2: 5.
Затем проводили очистку пор в 0,1 м ортофосфорной кислоте (Н3PO4) при комнатной температуре в течение 30 мин. Изображение полученной мембраны представлено на фиг.2.Then, the pores were cleaned in 0.1 m phosphoric acid (H 3 PO 4 ) at room temperature for 30 minutes. The image of the obtained membrane is presented in figure 2.
Как видно из приведенного изображения, поры вскрыты равномерно по всей поверхности мембраны без разрушения структуры окружающего их материала, что таким образом не снижает прочности получаемых мембран.As can be seen from the above image, the pores are opened uniformly over the entire surface of the membrane without destroying the structure of the material surrounding them, which thus does not reduce the strength of the resulting membranes.
Пример 2. Алюминиевую фольгу размерами 2,5×2,5×0,07 см полировали в 20% NaOH при температуре 60°С в течение 30 сек, после чего подвергали анодному окислению в 0,3 м щавелевой кислоте (СООН)2 при комнатной температуре и напряжении (V), равном 60 В в течение 3 часов. В результате чего алюминиевая фольга становилась пористой. Вскрытие дна пор проводили при температуре 40°С смесью концентрированных фтористоводородной (HF), азотной (HNO3) и уксусной кислот (СН3СООН) при следующем соотношении компонентов (объемные проценты):Example 2. An aluminum foil measuring 2.5 × 2.5 × 0.07 cm was polished in 20% NaOH at a temperature of 60 ° C for 30 sec, after which it was subjected to anodic oxidation in 0.3 m oxalic acid (COOH) 2 at room temperature and voltage (V) of 60 V for 3 hours. As a result, the aluminum foil became porous. The pore bottom was opened at a temperature of 40 ° C with a mixture of concentrated hydrofluoric (HF), nitric (HNO 3 ) and acetic acids (CH 3 COOH) in the following ratio of components (volume percent):
HF:HNO3:СН3СООН=2,5:1,5:4,5.HF: HNO 3 : CH 3 COOH = 2.5: 1.5: 4.5.
Затем проводили очистку пор в 0,1 м ортофосфорной кислоте (Н3PO4) при комнатной температуре в течение 30 мин. Изображение полученной мембраны соответствовало представленному на фиг.2.Then, the pores were cleaned in 0.1 m phosphoric acid (H 3 PO 4 ) at room temperature for 30 minutes. The image of the obtained membrane corresponded to that shown in figure 2.
Поры вскрыты равномерно по всей поверхности мембраны без разрушения структуры окружающего их материала, что таким образом не снижает прочности получаемых мембран.The pores are opened evenly over the entire surface of the membrane without destroying the structure of the material surrounding them, which thus does not reduce the strength of the resulting membranes.
Пример 3. Алюминиевую фольгу размерами 2,5×2,5×0,07 см полировали в 20% NaOH при температуре 60°С в течение 30 сек, после чего подвергали анодному окислению в 0,3 м уксусной кислоте (СН3СООН) при комнатной температуре и напряжении (V), равном 60 В в течение 3 часов. В результате этого алюминиевая фольга становилась пористой (см. фиг.1). Вскрытие дна пор проводили при температуре 50°С смесью концентрированных фтористоводородной (HF), азотной (HNO3) и уксусной кислот (СН3СООН) при следующем соотношении компонентов (объемные проценты):Example 3. Aluminum foil measuring 2.5 × 2.5 × 0.07 cm was polished in 20% NaOH at a temperature of 60 ° C for 30 sec, after which it was subjected to anodic oxidation in 0.3 m acetic acid (CH 3 COOH) at room temperature and voltage (V) equal to 60 V for 3 hours. As a result, the aluminum foil became porous (see FIG. 1). The pore bottom was opened at a temperature of 50 ° C with a mixture of concentrated hydrofluoric (HF), nitric (HNO 3 ) and acetic acids (CH 3 COOH) in the following ratio of components (volume percent):
HF:HNO3:СН3СООН=3:2:5.HF: HNO 3 : CH 3 COOH = 3: 2: 5.
Затем проводили очистку пор в 0,1 м ортофосфорной кислоте (Н3PO4) при комнатной температуре в течение 30 мин. Изображение полученной мембраны соответствовало представленному на фиг.2.Then, the pores were cleaned in 0.1 m phosphoric acid (H 3 PO 4 ) at room temperature for 30 minutes. The image of the obtained membrane corresponded to that shown in figure 2.
Поры вскрыты равномерно по всей поверхности мембраны без разрушения структуры окружающего их материала, что таким образом не снижает прочности получаемых мембран.The pores are opened evenly over the entire surface of the membrane without destroying the structure of the material surrounding them, which thus does not reduce the strength of the resulting membranes.
Пример 4. Алюминиевую фольгу размерами 2,5×2,5×0,07 см полировали в 20% NaOH при температуре 60°С в течение 30 сек, после чего подвергали анодному окислению в 0,3 м щавелевой кислоте (СООН)2 при комнатной температуре и напряжении (V), равном 60 В в течение 3 часов. В результате этого алюминиевая фольга становилась пористой (см. фиг.1). Вскрытие дна пор проводили при температуре 35°С смесью концентрированных фтористоводородной (HF), азотной (HNO3) и уксусной кислот (СН3СООН) при следующем соотношении компонентов (объемные проценты):Example 4. An aluminum foil measuring 2.5 × 2.5 × 0.07 cm was polished in 20% NaOH at a temperature of 60 ° C for 30 seconds, after which it was subjected to anodic oxidation in 0.3 m oxalic acid (COOH) 2 at room temperature and voltage (V) of 60 V for 3 hours. As a result, the aluminum foil became porous (see FIG. 1). The pore bottom was opened at a temperature of 35 ° C with a mixture of concentrated hydrofluoric (HF), nitric (HNO 3 ) and acetic acids (CH 3 COOH) in the following ratio of components (volume percent):
HF:HNO3:СН3СООН=3:2:5.HF: HNO 3 : CH 3 COOH = 3: 2: 5.
Затем проводили очистку пор в 0,1 м ортофосфорной кислоте (Н3PO4) при комнатной температуре в течение 30 мин. Изображение полученной мембраны представлено на фиг.3.Then, the pores were cleaned in 0.1 m phosphoric acid (H 3 PO 4 ) at room temperature for 30 minutes. The image of the obtained membrane is presented in figure 3.
Как видно из приведенного изображения, произошло частичное вскрытие пор на поверхности мембраны без разрушения структуры окружающего их материала.As can be seen from the above image, there was a partial opening of pores on the membrane surface without destroying the structure of the material surrounding them.
Пример 5. Алюминиевую фольгу размерами 2,5×2,5×0,07 см полировали в 20% NaOH при температуре 60°С в течение 30 сек, после чего подвергали анодному окислению в 0,3 м щавелевой кислоте (СООН)3 при комнатной температуре и напряжении (V), равном 60 В в течение 3 часов. В результате чего алюминиевая фольга становилась пористой (см. фиг.1). Вскрытие дна пор проводили при температуре 55°С смесью концентрированных фтористоводородной (HF), азотной (HNO3) и уксусной кислот (СН3СООН) при следующем соотношении компонентов (объемные проценты):Example 5. An aluminum foil measuring 2.5 × 2.5 × 0.07 cm was polished in 20% NaOH at a temperature of 60 ° C for 30 seconds, after which it was subjected to anodic oxidation in 0.3 m oxalic acid (COOH) 3 at room temperature and voltage (V) of 60 V for 3 hours. As a result, the aluminum foil became porous (see figure 1). The pore bottom was opened at a temperature of 55 ° C with a mixture of concentrated hydrofluoric (HF), nitric (HNO 3 ) and acetic acids (CH 3 COOH) in the following ratio of components (volume percent):
HF:HNO3:СН3СООН=3:2:5.HF: HNO 3 : CH 3 COOH = 3: 2: 5.
Затем проводили очистку пор в 0,1 м ортофосфорной кислоте (Н3PO4) при комнатной температуре в течение 30 мин. Изображение полученной мембраны представлено на фиг.4.Then, the pores were cleaned in 0.1 m phosphoric acid (H 3 PO 4 ) at room temperature for 30 minutes. The image of the obtained membrane is presented in figure 4.
Как видно из приведенного изображения поры вскрыты равномерно по всей поверхности мембраны, однако из-за повышения температуры вскрытия пор выше заявляемого интервала произошло частичное разрушение структуры окружающего их материала, что значительно снижает прочность получаемых мембран.As can be seen from the above image, the pores are opened evenly over the entire surface of the membrane, however, due to the increase in the temperature of opening of the pores above the claimed interval, the structure of the material surrounding them partially destroyed, which significantly reduces the strength of the resulting membranes.
Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет получать качественные пористые мембраны с равномерным распределением открытых пор без разрушения структуры окружающего их материалаAs can be seen from the above examples, the proposed method allows to obtain high-quality porous membranes with a uniform distribution of open pores without destroying the structure of the material surrounding them
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007120250/28A RU2350380C1 (en) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | Method of aluminium porous membranes production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007120250/28A RU2350380C1 (en) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | Method of aluminium porous membranes production |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007120250A RU2007120250A (en) | 2008-12-10 |
| RU2350380C1 true RU2350380C1 (en) | 2009-03-27 |
Family
ID=40542696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007120250/28A RU2350380C1 (en) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | Method of aluminium porous membranes production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2350380C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2474466C1 (en) * | 2011-08-09 | 2013-02-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный федеральный университет" | Method of making aluminium oxide-based membranes |
| RU2619767C2 (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Amplifier hub of electron beam with electron membrane |
| RU2678055C2 (en) * | 2017-07-14 | 2019-01-22 | ООО "Нелан-оксид плюс" | Elastic alumina nano-membrane obtaining method |
-
2007
- 2007-05-31 RU RU2007120250/28A patent/RU2350380C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| O.Yessensky et all. "Self-organized formation of hexagonal pore arrays in anodic alumina" Appl. Phys. Lett, v.72, №10, 1998, pp.1173-1175. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2474466C1 (en) * | 2011-08-09 | 2013-02-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный федеральный университет" | Method of making aluminium oxide-based membranes |
| RU2619767C2 (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Amplifier hub of electron beam with electron membrane |
| RU2678055C2 (en) * | 2017-07-14 | 2019-01-22 | ООО "Нелан-оксид плюс" | Elastic alumina nano-membrane obtaining method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007120250A (en) | 2008-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Masuda et al. | Self-ordering of cell configuration of anodic porous alumina with large-size pores in phosphoric acid solution | |
| Gelves et al. | Multigram synthesis of copper nanowires using ac electrodeposition into porous aluminium oxide templates | |
| JP7131543B2 (en) | Method for producing surface-treated carbon nanostructure | |
| RU2350380C1 (en) | Method of aluminium porous membranes production | |
| US8231789B2 (en) | Cross-flow filtration method and cross-flow filtration device | |
| TW201431782A (en) | Graphite oxide preparation method | |
| US11033863B2 (en) | Filters comprising oxygen-depleted SiC membranes | |
| CN102277607B (en) | Method for preparing through hole anode alumina film with controllable aperture and thickness | |
| US10156018B2 (en) | Method for manufacturing anodic metal oxide nanoporous templates | |
| JP5344850B2 (en) | Anodized porous alumina and method for producing the same | |
| JPS62129111A (en) | Production of film having partial permeability | |
| CN101603191B (en) | Thin-wall anodic aluminum oxide film with large aperture and preparation method thereof | |
| Li et al. | Structural evolution of self-ordered alumina tapered nanopores with 100 nm interpore distance | |
| JP2008093652A (en) | Microstructure and its manufacturing method | |
| CN104328470A (en) | Preparation method of porous aluminum oxide template | |
| CN104313659A (en) | Preparation method of macroporous alumina template | |
| CN105903351A (en) | Ceramic ultrafiltration membrane with self-cleaning function and preparation method thereof | |
| JP4623977B2 (en) | Anodized porous alumina and method for producing the same | |
| Kasi et al. | Fabrications of three dimensional anodic aluminum oxide micro shapes | |
| RU2474466C1 (en) | Method of making aluminium oxide-based membranes | |
| JP4587875B2 (en) | Corrosion-resistant treatment method for aluminum or aluminum alloy | |
| JP2003220319A (en) | Separation membrane module and manufacturing method thereof | |
| Hassan et al. | Effect of ultrasonic waves on the formation of TiO2 nanotubes by electrochemical anodization of titanium in glycerol and NH4F | |
| JP5612741B2 (en) | Method for producing anodized porous alumina | |
| JP5281296B2 (en) | Method for producing aggregated particles |