[發明專利]一種Co納米層/Co納米線/多孔氧化鋁復合薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710213902.7
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN107012491B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 豈云開;楊淑敏;顧建軍
• 申請（專利權）人: 河北民族師范學院
• 主分類號: C25D11/14
• 分類號: C25D11/14;C25D11/20;B82Y40/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 曾章沐

本發明公開了一種Co納米層/Co納米線/多孔氧化鋁復合薄膜及其制備方法，所述Co納米層/Co納米線/多孔氧化鋁復合薄膜包括Co納米層、Co納米線和多孔氧化鋁薄膜，所述Co納米層位于所述多孔氧化鋁薄膜的表面，所述Co納米線位于所述多孔氧化鋁薄膜的孔洞中，所述Co納米層厚度、Co納米線長度及Co納米線的分布密度均從薄膜一端至另一端遞減。本發明提供的Co納米層/Co納米線/多孔氧化鋁復合薄膜具有高飽和度虹彩漸變結構色和漸變的磁性，并且其制備方法簡單，成本較低，在防偽、繪畫、裝飾、化妝品、顯像技術、染料敏化和太陽能電池等領域具有廣闊的用途。

技術領域

本發明屬于電化學腐蝕和電化學沉積技術領域，具體地說，涉及一種Co納米層/Co納米線/多孔氧化鋁復合薄膜及其制備方法。

背景技術

多孔陽極氧化鋁(Porous Anodic Alumina)，簡稱PAA，是將高純鋁置于酸性電解液中在低溫下經陽極氧化而制得的具有自組織的高度有序納米孔陣列結構。它由阻擋層和多孔層構成，緊靠金屬鋁表面是一層薄而致密的阻擋層，多孔層的膜胞為六邊緊密堆積排列，每個膜胞中心都有一個納米級的微孔，孔的大小比較均勻，且與鋁基體表面垂直，彼此平行排列。多孔陽極氧化鋁膜制備工藝簡單，孔的形貌和大小還可以隨電解條件不同在較大的范圍內進行調控，此外具有納米孔洞的多孔陽極氧化鋁薄膜是寬帶隙金屬氧化物半導體材料，具有熱穩定性、抗腐蝕性、化學穩定性和高介電常數，在有序納米結構的合成中得到了廣泛的應用。

結構色是由于復色光(例如自然光)經薄膜的上表面和下表面反射后相互干涉而產生。多孔氧化鋁薄膜各處的厚度相同，由于等傾干涉可以呈現出單一結構色。單一結構色的顏色取決于多孔氧化鋁薄膜的厚度，但顏色飽和度較低。隨著光子晶體研究的深入，關于氧化鋁薄膜的結構色問題也有了一定的研究。

1969年，Diggle等人報道在可見光范圍內，有鋁基支撐的氧化鋁薄膜當厚度小于1μm時因光干涉作用會產生明亮的顏色。2007年，日本東北大學Wang等人報道利用CVD技術在氧化鋁薄膜上沉積碳納米管后，制備出了顏色飽和度較高的氧化鋁薄膜。隨后，2010年，中科院合肥物質科學研究院固體所趙相龍博士在碳管復合氧化鋁復合薄膜顏色的調控研究方面取得了重要進展，實現了對碳管復合氧化鋁復合薄膜顏色的精細調控。2011年，河北師范大學孫會元教授小組采用多次氧化法制備了具有變化彩條特征的氧化鋁復合薄膜。2013年河北民族師范學院采用一次氧化工藝制備孔深漸變且具有虹彩環形結構色的氧化鋁薄膜，但是其結構色飽和度較低，同時薄膜的物性單一。

為了提高多孔氧化鋁薄膜結構色的飽和度和拓展其物性，近年來，研究者們將視線集中在了以多孔陽極氧化鋁為模板，采用交流電沉積或直流電沉積制備納米材料與多孔氧化鋁薄膜的復合材料上，例如，2006年Xu等采用多孔陽極氧化鋁為模板，以50g/L的CoSO₄·7H₂O和30g/L的H₃BO₃為電解液，在電壓為20V、pH值為3.0-4.0，溫度為30℃條件下交流電沉積15min制備了鈷納米線陣列，實驗結果顯示，制備的純鈷納米線陣列為非晶結構(Fabrication of amorphous Co and Co-P nanometer array with different shapesin alumina template by AC electrodeposition，Materials Letters，2006，60(17):2069-2072)。2014年張志俊研究了PAA@M(M＝Ag、Co)復合薄膜的結構色，以60g/L的CoSO₄·7H₂O，5g/L的抗壞血酸和30g/L的H₃BO₃為電解液在15℃，電壓為15V，pH值大概在3.5左右的條件下，制備了PAA@Co復合薄膜，但是復合薄膜的Co沒有沉積到PAA孔中，而是沉積到了PAA表面。