[发明专利]颜色可精确调控的多孔氧化铝-碳纳米管复合薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米管复合薄膜及制备方法，尤其是一种颜色可精确调控的多孔氧化铝-碳纳米管复合薄膜及其制备方法。

背景技术

具有独特结构的碳纳米管因其共轭效应显著而有着一些特殊的电学和光学性质，然而，处于游离状态和相互间无序排列的碳纳米管却影响着其性能的发挥和工作的稳定性。目前，人们为了探索和拓展碳纳米管的应用，作了一些尝试和努力，如在2009年9月16日公开的中国发明专利申请公布说明书CN 101532132A中披露的一种“负载在铝基体上的碳纳米管薄膜及其制备方法”。它意欲提供一种碳纳米管膜的导电性好、透光率高的负载在铝基体上的碳纳米管薄膜，以及制备过程简单、易于控制和成膜均匀的制备方法。负载在铝基体上的碳纳米管薄膜的基体为经过阳极氧化，其氧化膜的孔径为15～200nm、厚度为5～15μm的铝基体，在铝基体上负载的薄膜是由直径为0.5～20nm的碳纳米管和单链DNA构成，碳纳米管薄膜的厚度为2～500nm、方块电阻值为0.5～50kΩ/sp。制备的过程为，将经过阳极氧化的铝基体浸渍于单壁碳纳米管的DNA溶液中0.5～96h，在基体表面自组装形成碳纳米管导电薄膜。但是，无论是碳纳米管薄膜，还是其制备方法，都存在着不足之处，首先，碳纳米管位于铝基体——氧化铝模板的表面，虽处于固定状态，然其相互间仍为无序排列，使碳纳米管薄膜不能用于在可见光区对颜色的精确调节；其次，制备方法不能制出在可见光区能对颜色进行精确调节的复合薄膜。

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，提供一种多孔氧化铝薄膜孔中覆有碳纳米管的颜色可精确调控的多孔氧化铝-碳纳米管复合薄膜。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种颜色可精确调控的多孔氧化铝-碳纳米管复合薄膜的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：颜色可精确调控的多孔氧化铝-碳纳米管复合薄膜包括氧化铝模板，特别是，

所述氧化铝模板为带有铝基底的多孔氧化铝薄膜，其中，多孔氧化铝薄膜的厚度为300～330nm，孔直径为35～90nm、孔间距为95～110nm、孔深为250～270nm，孔底为25～55nm厚的障碍层；

所述多孔氧化铝薄膜的孔内壁上覆有碳纳米管，所述碳纳米管的管壁厚为3～6nm。

作为颜色可精确调控的多孔氧化铝-碳纳米管复合薄膜的进一步改进，所述的障碍层的形状为圆弧状。

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：颜色可精确调控的多孔氧化铝-碳纳米管复合薄膜的制备方法包括使用阳极氧化法获得氧化铝模板，特别是完成步骤如下：

步骤1，先将带有铝基底的多孔氧化铝薄膜置于温度为20～40℃的8～12wt％的磷酸溶液中进行≤18.5min的腐蚀，再将其用水浸泡至少20min后晾干，得到中间产物；

步骤2，先将中间产物置于氩气氛中升温至650℃，再将其置于乙炔和氩气的混合气氛中于温度为600～700℃下保温至少2h，制得颜色可精确调控的多孔氧化铝-碳纳米管复合薄膜。

作为颜色可精确调控的多孔氧化铝-碳纳米管复合薄膜的制备方法的进一步改进，所述的将带有铝基底的多孔氧化铝薄膜置于磷酸溶液中进行腐蚀的时间以3.3～3.7min/次为增量；所述的用水浸泡磷酸溶液腐蚀过的带有铝基底的多孔氧化铝薄膜的时间为20～30min；所述的水为去离子水或蒸馏水；所述的带有铝基底的多孔氧化铝薄膜的晾干为在空气中晾干；所述的乙炔与氩气的混合气氛为乙炔与氩气的比例为1∶30；所述的将多孔氧化铝薄膜置于乙炔和氩气的混合气氛中保温的时间为2～3h；所述的使用阳极氧化法获得氧化铝模板的步骤为先将纯度为≥99.9％、厚度为300～500μm的铝片置于温度为0～2℃、浓度为0.2～0.4M的草酸溶液中，于直流电压为35～45V下阳极氧化4～6h，再将其置于温度为50～70℃的4～8wt％磷酸和1.6～2wt％铬酸的混和溶液中浸泡2～4h，接着，将其再次于同样的工艺条件下进行第二次阳极氧化5～9min。