[发明专利]一种自脱离纳米多孔阳极氧化铝膜的制备方法

说明书

  

技术领域

    本发明涉及一种纳米模板的制备，特别是一种自脱离纳米多孔阳极氧化铝膜的制备方法。 

背景技术

铝是比较活泼的金属，在空气中能形成一层厚约几百纳米的氧化膜，这层氧化膜是非晶态的，薄而多孔，机械强度低，无法满足功能化应用的要求，为了获得特殊功能的氧化铝膜，必须对铝表面进行处理，将铝作为阳极在进行电解处理，在铝表面生成氧化膜，成为铝阳极氧化，阳极氧化铝膜分为阻挡型和多孔型两类，通常在中性电解液中阳极氧化可以得到致密的阻挡型氧化膜，而在草酸、磷酸、硫酸等自身具有一定氧化能力的酸性电解液中氧化可以得到多孔型氧化膜，这种多孔型氧化膜由底层薄而致密的阻挡层和其上层厚而疏松的多孔层构成，多孔层的膜胞是六角密堆排列，每个膜胞中心存在一个纳米尺寸的孔，且孔大小均匀，与铝基体表面垂直。 

由于多孔阳极氧化铝膜的独特结构和优点，为新材料的研究和制备提供了一种新的途径和方法。目前，多孔阳极氧化铝膜不仅在分离膜、光学与电子元件、磁性薄膜、选择性吸收弄、催化剂载体以及纳米材料的制备等方面都得到了广泛的应用，特别是在制备尺寸均匀的纳米结构材料方面具有重要的意义，是均匀纳米材料制备的理想模板、例如用来合成纳米线、纳米管等。 

以硫酸、草酸或者磷酸为电解液，在氧化电压的最佳值附近进行的阳极氧化习惯称为温和阳极氧化法mild anodization，称为MA，其缺点在于制备多孔氧化铝膜的生长速度只有2μm/h，生产速度慢，生产效率低。另外阳极氧化反应完成后，通常采用氯化亚铜与盐酸的混合溶液来将多孔阳极氧化膜与铝基板脱离反应后，反应后多孔阳极氧化铝模板易损坏且极不易于反应所产生的金属铜分离，分离成本高，且成品率低。 

  

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种自脱离纳米多孔阳极氧化铝膜的制备方法，采用恒电流氧化制备的方式，有效地降低了制备难度，提高了氧化效率，模板的生长速度达到80-120μm/h，纳米孔阵列分布均匀一致，模板质量高，同时通过采用反接电极气体对冲的方式，实现了模板的快速高效脱模，生产方便高效。 

本发明公开的自脱离纳米多孔阳极氧化铝膜的制备方法包括如下步骤： 

A、      将经过退火的铝片进行恒电流电化学抛光，电流大小为10mA,抛光时间为20-40s，溶液为1.00mol/L的NaOH溶液,然后将铝片浸入去离子水中超声波清洗10s；

B、      将步骤A抛光处理后的铝片置于恒电流氧化池，电流强度为10-40mA，电解时间为1h-3h,电解液为0.5-1.5mol/L的硫酸溶液，电解环境为冰水浴，电磁搅拌；

C、      步骤B反应结束后，反接电极的阴阳极，恒电流大小不变继续进行电解，电解时间40-60s；

D、      将步骤B获得的阳极氧化铝片浸入去离子水中超声波洗涤20-40s，后自然晾干。

本发明公开的自脱离纳米多孔阳极氧化铝膜的制备方法，通过采用以硫酸为电解液，抛光铝片为电极，恒电流氧化制备纳米多孔氧化铝膜，生产工艺简单，操作方便，氧化效率高，模板上纳米孔尺寸均匀一致，排列有序，纳米多孔氧化铝膜产品质量好，生产效率高，优选地控制了氧化铝膜的生产成本，降低了生产成本，同时通过采用反接电极气体对冲的方式，实现了模板的快速高效脱模，生产方便高效，有效地提高了生产的成品率，节约了生产成本。 

本发明公开的自脱离纳米多孔阳极氧化铝膜的制备方法的一种改进，步骤B中，恒电流氧化池的阴阳极均采用步骤A中所得到的抛光铝片。本改进通过采用抛光铝片作为恒电流氧化的阴阳极，有利于促进电解的正常进行，避免未处理铝片做电极对电解液造成污染，影响阳极氧化的正常进行，从而导致局部电流过大使得电极表面被烧毁，影响氧化的正常进行。 

本发明公开的自脱离纳米多孔阳极氧化铝膜的制备方法的又一种改进，步骤A中铝片的纯度为99.99%。本改进采用高纯度铝片作为电解氧化材料，有效地避免了电解氧化过程中串火损坏氧化模板状况的出现，有利于产品的正常生产制备，提高了成品率和生产效率，降低了生产成本。 

本发明公开的自脱离纳米多孔阳极氧化铝膜的制备方法的又一种改进，步骤B中电磁搅拌的搅拌速率为40-80round/min。本改进通过限定搅拌速度，保证了对电解液充分搅拌的同时，又避免了电解液的过分扬起，从而影响电解电极面积的波动，而对电解电压产生影响，从而可能会导致电极烧毁，影响电解工作的正常进行。