[发明专利]阳极氧化铝膜表面纳米阵列的形貌及在纳米限域空间里控制其形貌生长的方法、应用

说明书

本发明提供阳极氧化铝膜表面纳米阵列的形貌及在纳米限域空间里控制其形貌生长的方法、应用，所述阳极氧化铝膜表面纳米阵列的形貌是由氧化铝膜和氧化铝膜表面的纳米阵列组成，所述纳米阵列是ZIF‑8纳米孔阵列，所述纳米孔阵列结构分布均匀；孔的深度为60±5μm，深宽比为(4.7±3)×10³。本发明提供的阳极氧化铝膜表面纳米阵列在生物物理，生物化学，离子检测，研究分子间相互作用，催化，分离，储能等领域的应用。本发明提供阳极氧化铝膜表面纳米阵列的形貌及在纳米限域空间里控制其形貌生长的方法、应用，合成方法简单，成本低，形貌易于观察与检测。得到的纳米材料结构稳定，理化性质稳定，并可循环利用。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及阳极氧化铝膜表面纳米阵列的形貌及在纳米限域空间里控制其形貌生长的方法、应用。

背景技术

自20世纪90年代提出了纳米孔DNA测序的猜想，而孔径稳定，物化性能良好的固态纳米孔道成为生物物理和生物化学研究的研究对象。通过孔道内部修饰，功能化后的固态纳米孔道，在研究生物大分子之间的相互作用，疾病诊断，药物传输，离子检测，破译生物大分子各级结构与功能等生物传感方面表现出良好的测试性能。未来纳米孔道在生命科学中的应用必将得到拓宽，纳米孔技术必将为人类的生活带来深远影响。

近年来，固态纳米孔道修饰方法大部分通过表面化学修饰，巯基自组装法，化学沉积法，等离子处理等方法，使孔道内表面功能化。修饰的材料为生物材料，高分子材料，贵金属材料，纳米粒子等材料。所用的材料种类及功能相对较少，而材料的限制又将直接影响到纳米孔道的应用范围。现有的纳米阵列在孔道中的生长速度过快并且不好控制，也无法直接监看生长过程，容易造成反应后电镜下，纳米颗粒粒径与所需目标形貌差别过大。故在孔道内成功引入其他新颖的功能性材料，并且该材料在孔道内尺寸可控，对探索纳米孔道的潜在应用具有较为重要价值。

金属有机骨架材料(Metal-organic framework简称MOFs、MOF)是近十年来发展迅速的一种配位聚合物，具有三维的孔结构，系沸石和碳纳米管之外的又一类重要的新型多孔材料。所以本发明将引入ZIF-8材料并修饰在固态纳米孔道里，以期待发掘用MOF材料构筑的复合纳米孔道的潜在应用。

发明内容

本发明针对现有技术中纳米限域空间里修饰金属有机骨架材料的孔道，纳米颗粒粒径及其阵列排布不好控制和纳米阵列生长过程监控手段复杂的问题，提出了阳极氧化铝膜表面纳米阵列的形貌及在纳米限域空间里控制其形貌生长的方法、应用。

本发明一方面提供阳极氧化铝膜表面纳米阵列的形貌，所述阳极氧化铝膜表面纳米阵列的形貌是由氧化铝膜和氧化铝膜表面的纳米阵列组成，所述纳米阵列是ZIF-8纳米孔阵列，所述纳米孔阵列结构分布均匀；孔的深度为60±5μm，深宽比为(4.7±3)×10³。

本发明另一方面提供在纳米限域空间里控制上述阳极氧化铝膜表面纳米阵列的形貌生长的方法，具体步骤如下：

步骤一，备料，Zn(NO₃)₂·6H₂O的甲醇溶液，2-甲基咪唑的甲醇溶液，不同规格的阳极氧化铝膜；

步骤二，室温下，将Zn(NO₃)2·6H₂O的甲醇溶液和2-甲基咪唑的甲醇溶液混合后得到ZIF-8的反应液；

步骤三，将不同规格的阳极氧化铝膜超声清洗1～5min后，放入 Zn(NO₃)2·6H₂O的甲醇溶液中浸泡25min～35min；

步骤四，取出步骤三中已经浸泡过的阳极氧化铝膜，吸干膜表面的溶液，阳极氧化铝膜经过步骤二中制备的ZIF-8反应液并抽滤，ZIF-8就以孔道壁为基底开始生长，持续抽滤，ZIF-8渐渐可以形成规则的大颗粒填充在孔道中。其中，抽滤时间为50～90min；