PAA膜的制备工艺PAA膜的一般制备方法是以酸溶液作为电解液,将高纯铝(99.99%)在其中阳极氧化而得。为使PAA膜在各种应用体系中的性能最佳,大面积、孔洞尺寸可控且呈排布规整的PAA膜是人们所期望得到的。目前,制备高度有序PAA膜的主要方法如下:64136
(1) 二次阳极氧化法1995年,Masuda等[3]在实验中发现,在一定的条件下进行阳极氧化,可以明显提高PAA膜的有序程度,并且氧化时间越长,PAA膜的有序区域面积越大。Masuda等将高纯铝(99.99%)在0℃,0.3mol•L-1(M)的H2C2O4电解液中恒压40V,阳极氧化反应160h后,制得了与铝基体接触的一面的孔有序性非常好的PAA膜。由此,Masuda等进一步研究了“二次阳极氧化法”以制备两面孔均高度有序的PAA膜。
图1所示为多孔阳极氧化铝薄膜的圆柱形孔洞呈规则六边形密排结构,已在制备纳米线、纳米棒和纳米管材等方面得到了广泛的应用。目前,制备多孔阳极氧化铝的最主要方法是二次阳极氧化法[4]。二次阳极氧化法一般分为一次阳极氧化、蚀刻去除阻挡层、二次阳极氧化三个步骤。其具体方法是先将预处理并且抛光后的铝片在预定的阳极氧化条件下进行电解氧化,得到一层Al2O3薄膜,这是第一次氧化。氧化结束后,用一定的腐蚀溶液除去第一次氧化得到的氧化膜,于是在铝基体上留下一层排列有序的半球形凹坑。再将带有凹坑的铝基体在与第一次阳极氧化相同的条件下进行第二次阳极氧化,最终得到更加有序的多孔阳极氧化铝薄膜。二次阳极氧化法的特点在于阳极氧化反应平缓,电流密度稳定,氧化膜生长速率较为缓慢,属于温和的阳极氧化。
图1 阳极氧化铝薄膜结构示意图
二次阳极氧化法的影响因素包括搅拌作用、电解质类型、电解液浓度、氧化电压、氧化时间以及电解温度等[3]。搅拌是影响氧化铝形成有序孔结构的重要因素,搅拌加速离子的扩散,使电解液中离子分布更加平均。电解液类型对孔道的范围和有序性也是有影响的,常用的电解液主要有草酸、硫酸和磷酸以及它们的混合酸,各种酸的成孔范围依次为磷酸>草酸>硫酸。其次,电解液浓度对氧化膜的生长也有一定的影响,一般情况下,随着电解液浓度的增大,氧化膜的孔变小。在电解液类型和浓度都相同的情况下,氧化电压越高,孔径和孔间距也增大。氧化时间对氧化膜的影响则是时间越长,有序化程度越大,多孔膜的厚度也相应的增加,但达到一定厚度后,膜的溶解速度与生长速度达到平衡,膜厚度不再增加。一些研究者研究了在草酸电解液中阳极氧化铝孔径与温度的关系发现,随温度升高,电解速度加快,电解电流增大,孔密度降低,孔径变小,但温度在-l~16℃时,模板孔径减少到3nm,温度对孔径的影响很小。论文网
(2) 预先压印法
由于二次阳极氧化所得到的氧化铝模板的有序性难以满足某些特殊的需求,为提高氧化铝模板的有序程度,Masuda等[5,6]在二次阳极氧化法的基础上开发了预先压印(Imprint)技术,即通过电子束光刻技术制得表面具有所需的有序的六角阵列凸面,然后以此在铝箔上压印出具有六角阵列的凹面,再将具有六角阵列凹面的铝箔在一定条件下阳极氧化,就能得到较大面积的氧化铝模板膜。
预先压印技术不仅仅可以制备六角阵列的氧化铝模板,还可以根据需要,制备很多不同形状的氧化铝模板,譬如正方形和三角形。
(3) 高场阳极氧化法 PAA模板制备工艺的研究现状进展:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_71084.html