[發(fā)明專利]具有梯度納米孔徑的陽極氧化鋁模板的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110226980.3
• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN102925947A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 曾西平;王健君;宋延林
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C25D11/18
• 分類號: C25D11/18
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發(fā)明涉及多孔陽極氧化鋁模板領域，特別涉及一種具有梯度納米孔徑的陽極氧化鋁模板的制備方法。

背景技術

陽極氧化鋁薄膜具有良好的力學性能、很高的耐腐蝕性、耐摩擦性，及較強的吸附性。除以上性能外，陽極氧化鋁薄膜還具有許多良好的功能特性：如由于其優(yōu)良的介電性能和單向?qū)щ娦裕梢宰鳛橘A存電荷的電介質(zhì)材料制作電解電容器；利用對光的選擇吸收特性，可以作為光功能材料，廣泛應用于光學、磁學等領域。隨著陽極氧化鋁薄膜在各領域中應用的不斷拓展，其制備處理工藝得到了不斷發(fā)展，新功能也不斷被發(fā)現(xiàn)。

鋁的陽極氧化是上世紀20年代開發(fā)的，1923年英國的GD.Bcngough和J.M.Stuart發(fā)明了鉻酸陽極氧化法。1927年發(fā)明了硫酸陽極氧化法，并開始在工業(yè)上應用，最開始主要是用于鋁材的防腐和著色，最近幾十年關于陽極氧化鋁新技術新應用的研究層出不窮，僅發(fā)表在《Nature》上的關于多孔陽極氧化鋁的研究文章就有五篇，1989年，F(xiàn)umeaux等人在《Nature》上發(fā)表了關于控制氧化膜有序度的文章；1993年，Whitney等人在《science》上報道，利用陽極氧化鋁模板制備了磁性金屬納米線，從此開拓了納米材料制備的新方法；1995年Masuda等人也在《science》上報道了利用二次氧化的方法，成功制備了高度有序的蜂窩狀納米陣列的陽極氧化鋁模板和金屬納米陣列；隨后各國科學家分別利用陽極氧化鋁模板成功制備了各種納米材料，涉及到碳納米管、金屬和金屬復合物納米線、基因傳輸、生物醫(yī)學、鋰電池材料、硅表面活性劑等各個領域，發(fā)表了許多高水平的研究論文，極大促進了納米材料的研究和發(fā)展。鋁陽極氧化技術也成為納米結構材料組裝的最重要的技術之一，受到廣泛關注。

近幾年關于陽極氧化鋁的發(fā)明專利也層出不窮，如：具有厚阻擋層的陽極氧化鋁薄膜的制備方法(CN101104945)；超小孔徑多孔陽極氧化鋁膜的高速制備方法(CN101812712)；陽極氧化鋁模板孔洞形狀漸變的調(diào)制方法(CN101838834)；一種超高速制備高度有序多孔陽極氧化鋁膜的方法(CN101654799)等等。但是關于具有梯度納米孔徑的陽極氧化鋁(如圖1所示)的專利未見出現(xiàn)，查閱文獻發(fā)現(xiàn)關于具有梯度納米孔徑的陽極氧化鋁的報導只有2010年澳大利亞的Krishna?Kant等人發(fā)表在《ACS?Applied?Materials?&?Interfaces》上的一篇文章，該文章公開的方法是將陽極(鋁片)與陰極傾斜一定角度對放，進而在鋁片上形成一個梯度變化的電場，陽極氧化后形成梯度納米孔徑的陽極氧化鋁，但此方法得到的陽極氧化鋁上的梯度納米孔徑的均勻度較差，得到的孔與陽極氧化鋁的表面不垂直，且制備工藝復雜。

梯度表面也是近年發(fā)展起來的熱門課題，1992年Manoj?K.Chaudhury等人用擴散的方法率先制備了一個梯度表面，實現(xiàn)了水滴在梯度表面的定向移動，隨后又陸續(xù)出現(xiàn)了壓印、解吸附、輻照、刻蝕等方法來制備各種梯度表面，梯度表面被廣泛應用于傳質(zhì)傳熱、蛋白質(zhì)、細胞吸附等領域，本發(fā)明的方法制備得到的具有梯度納米孔徑的陽極氧化鋁模板因其容易制備，且所述模板具有優(yōu)良的物理機械性能以及獨特的孔道結構，除了在上述領域有廣闊的應用前景外，還可應用于多尺寸納米材料的合成以及大范圍的病毒篩選等領域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種制備方便、快捷、且具有普適性的具有梯度納米孔徑的陽極氧化鋁模板的制備方法。

本發(fā)明的具有梯度納米孔徑的陽極氧化鋁模板的制備方法：將多孔陽極氧化鋁模板(可直接購買商品化的多孔陽極氧化鋁模板)浸入到無機酸水溶液中，然后勻速地將該多孔陽極氧化鋁模板從無機酸水溶液中提拉出來，得到具有梯度納米孔徑的陽極氧化鋁模板(如圖1所示，孔徑的直徑是由d_a到d_b連續(xù)的梯度變化)。

所述的勻速的速度是0.1～10mm/min的速度。

所述的無機酸水溶液的溫度為20～80℃。

所述的無機酸水溶液的濃度是質(zhì)量分數(shù)1～30％。

所述的無機酸選自H₃PO₄、H₂C₂O₄、H₂SO₄、HCl和H₂CrO₄所組成的組中的至少一種。

所述的梯度納米孔徑是下大上小的梯度納米孔徑。