[发明专利]阳极氧化铝光子晶体的制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种光子晶体的制备方法和用途，尤其是一种阳极氧化铝光子晶体的制备方法和用途。

背景技术

氧化铝模板因其独特的结构和良好的化学稳定性，已成为了一种理想的模板材料和光子晶体。通过向模板的纳米孔中沉积各种金属、合金、半导体、导电聚合物等，可制备出各种准一维的纳米材料。利用氧化铝模板在可见光以及近红外波段均为光透过的特性，可将其作为光子晶体使用。近期，人们为了获得氧化铝模板，做出了各种努力，如在2011年9月21日公布的中国发明专利申请文件CN 102191528A中披露的“一种具有鲜艳色彩和不同图案的Co纳米管与氧化铝复合薄膜的制备方法”。该申请文件中提及的氧化铝模板的制备方法是将经退火的铝片清洗、抛光后，置于草酸溶液中进行二次阳极氧化，其中，第二次阳极氧化为通过调节阶梯降压过程中氧化电压的变化速率来控制氧化铝模板孔道的形貌和尺寸，进而达到控制Co纳米管与氧化铝复合薄膜颜色的目的。但是，使用这种制备方法得到的氧化铝模板虽可作为模板及用于改变氧化铝复合薄膜的图案和颜色之用，却因其内部结构上的梯度变化而造成了带隙宽度较大，且不够完美，阻碍了将其作为光子晶体来进行精确光学传感的测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种具有合适带隙宽度的阳极氧化铝光子晶体的制备方法。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种使用上述阳极氧化铝光子晶体的制备方法制备的阳极氧化铝光子晶体的用途。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：阳极氧化铝光子晶体的制备方法采用二次阳极氧化法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先将铝片置于浓度为0.2～0.4mol/L的草酸溶液中，于38～42V的直流电压下阳极氧化至少2.5h，再将其置于58～62℃下的磷铬酸混合溶液中浸泡至少4h，得到中间产物；

步骤2，将中间产物置于温度为12～20℃、浓度为0.2～0.4mol/L的恒温草酸溶液中，于周期性非对称电压下阳极氧化90～110个周期，其中，周期性非对称电压的波形为，电压先于28～32s期间按照正弦波规律自21～25V升高至51～55V、再于170～190s期间由51～55V线性降低到21～25V，自第二个周期开始每个周期的电压波形均在前一周期电压波形的基础上向上平移0.01～0.09V，制得由主干层和分叉层叠加成的阳极氧化铝光子晶体；

其中，主干层的厚度为280～300nm，由孔直径为44～48nm的直孔道构成，分叉层的厚度为130～150nm，由孔直径为23～27nm的二分叉孔构成。

作为阳极氧化铝光子晶体的制备方法的进一步改进，所述的铝片的纯度为≥99.9％；所述的在将铝片进行阳极氧化之前，先将其交替置于乙醇和丙酮中超声清洗2～3次，再用去离子水对其反复清洗后晾干，之后，将其置于真空度为10^-5Pa、温度为500℃下退火5h；所述的磷铬酸混合溶液由浓度为6wt％的磷酸和浓度为1.5wt％的铬酸配置而成；所述的先将阳极氧化铝光子晶体置于饱和氯化铜溶液中浸泡去除剩余铝，再将其置于温度为40℃、浓度为5wt％的恒温磷酸溶液中进行双向通孔。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：使用上述阳极氧化铝光子晶体的制备方法制备的阳极氧化铝光子晶体的用途为，

使用紫外-可见-红外分光光度计测量吸附乙醇气体前后的阳极氧化铝光子晶体的透过谱，得到乙醇气体的浓度。