[发明专利]一种新型阳极氧化铝模板以及纳米阵列的制备方法

说明书

本发明涉及电化学技术领域，特别是涉及一种阳极氧化铝模板以及纳米阵列的制备方法。所述阳极氧化铝模板的制备方法，包括：对抛光铝片进行一次电解处理；移除一次电解所产生的氧化铝层；在铝基底表面制备聚苯乙烯小球；刻蚀聚苯乙烯小球；在刻蚀后的铝基底上沉积二氧化硅薄膜，去除聚苯乙烯小球；对铝基底进行二次电解处理得到氧化铝模板，对氧化铝模板进行扩孔处理。应用该模板制备了昆虫复眼纳米阵列和纳米花阵列，并且制备得到的昆虫复眼纳米阵列具有优异的疏水性质。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，特别是涉及一种新型阳极氧化铝模板以及纳米阵列的制备方法。

背景技术

纳米材料已经被广泛应用于各个领域，包括光子学、超材料、电子学、光电子学、能源转化和能源存储等。纳米阵列的研究又是纳米材料研究很重要的一个方面。为了实现大面积制备纳米阵列的目的，人们已经发展了许多技术手段，包括光刻、纳米压印和使用掩模板等。然而这些技术手段大都需要借助复杂且昂贵的辅助设备才能实现其功能，这就在很大程度上限制了这些技术的应用。阳极氧化铝模板是一种六方排列氧化铝多孔结构，被广泛应用于制备各种纳米柱、纳米线和纳米点等纳米结构。该模板制备方法简单，对设备和实验环境要求低，通过改变电解质类型、电解质浓度、温度和电压，可以制备出结构不同的阳极氧化铝模板，如常规型、Y型、分段型、分支型和锯齿型等，目前还没有放射型氧化铝模板的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的阳极氧化铝模板，阳极氧化铝模板的多孔氧化铝层是由微米级六方排列和纳米级六方排列嵌套而成。具体来说，40-80nm的孔道呈六方排列，孔道间距为100nm，几十个孔道在一起构成了一个团簇，该团簇的尺寸在0.8-1.35μm，称之为微米级团簇。数量众多的微米级团簇也呈六方排列，这就构成了微米-纳米复合阳极氧化铝模板。值得注意的是，在每一个微米级团簇中，纳米孔道的深度和取向都不尽相同，单个微米级团簇的形貌表现出放射状。利用该阳极氧化铝模板，可以制备得到两种纳米阵列(昆虫复眼纳米阵列和纳米花阵列)。将该阳极氧化铝模板的铝基底移除，可以得到纳米阵列；利用前驱液渗透法往该阳极氧化铝模板的孔道中填充二氧化硅、二氧化钛中的一种或多种，再将铝基底和阳极氧化铝移除，最终得到纳米花阵列。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种阳极氧化铝模板的制备方法，包括：对抛光铝片进行一次电解处理；移除一次电解所产生的氧化铝层；在铝基底表面制备聚苯乙烯小球；刻蚀聚苯乙烯小球；在刻蚀后的铝基底上沉积二氧化硅薄膜，去除聚苯乙烯小球；对铝基底进行二次电解处理得到氧化铝模板，对氧化铝模板进行扩孔处理。

在本发明的一些实施方式中，所述刻蚀聚苯乙烯小球步骤中，采用氧离子刻蚀处理聚苯乙烯小球，所述氧离子刻蚀功率为20W-100W，频率为20khz-100khz，氧气流量为2sccm-10sccm，经过50min-150min将所述聚苯乙烯小球刻蚀到1.1μm-1.45μm。

在本发明的一些实施方式中，所述氧化铝模板的制备方法还包括以下条件的任一项或多项：

A1)所述刻蚀后的铝基底上沉积二氧化硅薄膜的步骤中，在刻蚀的铝基底上沉积150nm-250nm二氧化硅薄膜；

A2)所述对铝基底进行二次电解的步骤中，在铝基底表面形成一层200nm-600nm厚度的多孔氧化铝层，孔道直径在40nm；

A3)所述对氧化铝模板进行扩孔处理步骤中，所述孔道被扩孔至40nm-80nm。

本发明的第二方面提供一种氧化铝模板，包括铝基底、位于铝基底上的二氧化硅薄膜，所述二氧化硅薄膜是具有六方排列微米孔状阵列的薄膜，铝基底上未被二氧化硅薄膜覆盖的部分为六方排列微米孔状阵列，所述铝基底上未被二氧化硅薄膜覆盖的部分设有多孔氧化铝层，所述多孔氧化铝层的厚度为200nm-600nm，所述多孔氧化铝层的孔道结构为六方排列，所述孔道直径是40nm-80nm。