[發明專利]一種陽極氧化鋁膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310081598.7
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103147108A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 秦秀芳;張錦瓊;鄧晨華;孟曉娟;丁古巧;許小紅
• 申請（專利權）人: 山西師范大學
• 主分類號: C25D11/04
• 分類號: C25D11/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種陽極氧化鋁膜及其制備方法，具體涉及一種較大值孔間距且連續可調的陽極氧化鋁膜及其制備方法。

背景技術

高純鋁片作為陽極在適當的酸性溶液和適當的電壓下進行氧化，能夠得到多孔型陽極氧化鋁膜。多孔陽極氧化鋁膜（anodic?aluminum?oxide，以下簡稱AAO）具有高度有序的六角形周期性排列的孔結構，兼具耐高溫、絕緣性好等特點，因而作為一種理想的模板材料，被廣泛用來制備大面積高度有序的準零維納米陣列材料如納米點和一維納米陣列材料如納米線、納米管等。AAO膜的結構參數直接決定了納米材料的結構和性能，其長度可通過改變陽極氧化的時間精確控制，孔徑的大小由改變氧化電壓以及后期擴孔處理來調整。AAO膜的孔間距是指相鄰兩個膜胞的中心距離，其大小除了決定納米結構材料的相鄰距離外，也決定了AAO膜后期擴孔過程中的最大孔徑。因而孔間距是AAO膜很重要的一個結構參數。

AAO膜的孔間距主要由氧化電壓決定，電壓越大孔間距越大。一般而言，電壓大時流經電路中的電流比較大，產生的焦耳熱也比較多，容易燒壞鋁片，因而大孔間距的AAO膜不容易制備。典型的三種常見的AAO膜的制備工藝有：硫酸，氧化電壓為25V；草酸，氧化電壓為40V；和磷酸，氧化電壓為195V。相應孔間距為63nm、100nm和500nm。前兩者氧化過程很穩定，而磷酸的氧化過程比較劇烈，難以長時間穩定氧化。德國馬普研究所的Woo?Lee采用在草酸中硬氧化的方式在110～150V的氧化電壓下制備了AAO膜，其孔間距只提高到了200～300nm（Nat.Mater.,2006,5,741-747.）。常州大學的丁建寧等人采用超聲輔助陽極氧化制備超大孔間距氧化鋁膜，但AAO的孔排列不規則，孔道并非光滑或豎直（專利申請號為201210282992.2）。日本工學院大學的Ono小組采用檸檬酸在240V電壓下制備了孔徑為600nm的AAO膜（J.Electrochem.Soc.,2004,151,B473-B478）。除此之外，還沒有比較穩定的工藝制備具有較大孔間距且其值連續可調的AAO膜。因此需要開發一種工藝能夠穩定溫和地制備不同值的較大孔間距的AAO膜，以拓寬AAO作為模板制備納米結構材料的使用范圍。

發明內容

本發明的目的是提供一種陽極氧化鋁膜及其制備方法，該制備方法簡單可行、溫和穩定，可制備具有較大孔間距且孔間距在一定范圍內連續可調的AAO膜。

本發明所提供的一種陽極氧化鋁膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）將鋁片依次進行退火和電化學拋光處理；

（2）將經步驟（1）處理后的所述鋁片置于電解液中進行第一次氧化；所述電解液為檸檬酸和草酸的混合水溶液；

（3）去除經步驟（2）中所述第一次氧化處理后的所述鋁片上的氧化鋁層，然后再置于所述電解液中進行第二次氧化；

（4）去除經步驟（3）中所述第二次氧化后的所述鋁片的鋁基，然后經通孔和擴孔處理即得所述陽極氧化鋁膜。

上述的制備方法中，步驟（1）中，所述退火可在真空度為4×10^-4Pa的條件下進行，所述退火可去除所述鋁片的表面張力；

所述退火可在400℃～500℃的條件下進行2～5h，具體可在400℃的條件下進行5h或者在500℃的條件下進行2h。

上述的制備方法中，步驟（1）中，所述電化學拋光在高氯酸和無水乙醇的混合溶液中進行，所述電化學拋光可降低所述鋁片的表面粗糙度；所述電化學拋光的電壓可為5～10V，具體可為10V，溫度可為5～10℃，具體可為5℃或10℃，時間可為3～10分鐘，具體可為3分鐘。

上述的制備方法中，所述電解液中，所述檸檬酸的摩爾濃度可為0.15mol/L，所述檸檬酸與所述草酸的摩爾比可為20：0.1～6，具體可為20：0.1或20：6。

上述的制備方法中，步驟（2）和步驟（3）中，所述第一次氧化和所述第二次氧化的溫度均為0～10℃，電壓為60～260V；當所述電解液中的草酸的摩爾含量越大時，所加的電壓越小，如當檸檬酸與草酸的摩爾比為20：0.1時，所需加的電壓為260～240V，當檸檬酸與草酸的摩爾比為20：0.5時，所需加的電壓為220～190V，當檸檬酸與草酸的摩爾比為20：6時，所需加的電壓為120～60V；

所述第一次氧化的時間為15～30分鐘，具體可為15分鐘；

所述第二次氧化的時間為2～5小時，具體可為2小時。