氧化鋁陣列模板制備及機(jī)理研究.pdf

1、經(jīng)陽極氧化的氧化鋁膜具有大小一致、排列有序、分布均勻的納米級(jí)柱狀孔洞，孔徑4～200 ，孔密度達(dá) 個(gè)· ，用此做模板，合成各種納米結(jié)構(gòu)材料不僅方法簡單，能夠得到不同尺寸范圍的納米管、納米棒、納米纖維、甚至毛刷狀材料，而且在設(shè)計(jì)、創(chuàng)造和組裝納米結(jié)構(gòu)材料過程中，人的主觀意愿得到最大程度的實(shí)現(xiàn)——人們可以有目的的改變氧化鋁膜參數(shù)和組裝材料來控制組裝體系的性能和結(jié)構(gòu)。因此，自20世紀(jì)90年代日本學(xué)者M(jìn)asuda在Science報(bào)道成功合成了有序

2、納米氧化鋁模板以來，用氧化鋁膜為模板組裝納米結(jié)構(gòu)材料已成為納米材料研究中的一大熱點(diǎn)。 制備出孔徑可控、孔陣列高度有序的AAO薄膜是開展與其相關(guān)的納米結(jié)構(gòu)合成及物性研究的基礎(chǔ)。本選題是結(jié)合我們實(shí)驗(yàn)室所做的二氧化鈦納米管光催化性能研究所需要的模板進(jìn)行研究和討論的。 本文采用了二次陽極氧化的方法分別在草酸和硫酸溶液里成功地制備出孔徑尺寸、孔深可調(diào)可控，孔排列高度有序的高質(zhì)量的多孔氧化鋁陣列模板，并成功完成了逆電剝離工作，將氧化

3、鋁膜與鋁基體成功分離開來，得到大面積氧化鋁膜，同時(shí)還用5wt％磷酸將氧化鋁膜的阻擋層溶解，得到兩面貫通的模板。摸索總結(jié)了實(shí)驗(yàn)條件下制備氧化鋁陣列模板的最佳操作條件，優(yōu)化了工藝參數(shù)。 用透射電子顯微鏡觀察分析了氧化鋁陣列模板的結(jié)構(gòu)形貌，初步探討了其生長機(jī)理并討論了各種影響因素對(duì)膜結(jié)構(gòu)的作用；用X射線衍射儀分析了氧化膜的成分和形態(tài)，確定了在我們實(shí)驗(yàn)條件下制備的氧化膜是非晶態(tài)的；并且較為系統(tǒng)完整的研究分析了陽極氧化制備條件和二次陽極氧

4、化等對(duì)所形成的氧化鋁膜的影響。 結(jié)果表明，多孔氧化鋁膜是兩層結(jié)構(gòu)：外表層的多孔層和與之相接的阻擋層。其中，阻擋層是致密且無孔的，多孔層則含有高密度的納米級(jí)孔洞陣列，這些孔洞相互平行、孔徑大小基本一致、分布較為均勻。氧化電壓是孔徑和孔密度的主要影響因素；電解液濃度是孔形貌的主要影響因素；氧化時(shí)間和電流密度是膜厚的主要影響因素；提高電流密度可以加快膜的生成速度；不同的電解液對(duì)孔徑也有影響，相同條件下，草酸溶液中生成的氧化膜的孔徑大于