[发明专利]一种铝合金表面负载二氧化钛纳米管薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金负载TiO₂纳米管薄膜的制备方法，更具体的说，利用铝合金基底阳极氧化铝(AAO)模板液相沉积二氧化钛纳米管薄膜，属于纳米薄膜领域。

背景技术

铝及铝合金具有比重小、导电性好、耐蚀性强、散热性能好、比强度高和易于进行多种加工等特点，使其在各行业得到广泛应用。全世界铝消耗量高达23000kt/a以上，成为仅次于钢铁的第二大金属材料。由于科学技术的不断进步，铝的优良性能不断地被认识和利用，其用途日益扩大，除在建筑工业、包装工业上已取得巨大成功外，目前汽车上扩大用铝已成为全球的潮流。而且，铝由于比塑料、玻璃钢等材料更易于回收处理的特性，使其在当今推崇保护环境、净化人类生存空间的时代中，倍受绿色环保人士的青睐。

铝合金的大量使用使得其许多新型性能应用倍受关注：(1)自清洁性能，将其应用于铝合金器具和构件表面，能够在光催化条件下，清除有机污物，分解有害气体。(2)优良的光催化杀菌性能，因此在3C类，包装类、建筑材料等铝合金产品上能够在有光的条件下自催化，杀死细菌、病毒。(3)超亲水性能，铝合金表面所制备的TiO₂纳米管结构，在空调铝箔等特殊铝合金功能用途上有较大运用。因而从实用性角度看，如何改性铝合金表面，制备功能性铝合金成为研究重点。

目前关于铝合金上负载二氧化钛纳米薄膜的研究鲜有报道，专利CN1896311A提供了一种镁合金表面直接纳米二氧化钛复合镀的方法。这种将纳米二氧化钛通过镀液分散直接涂覆在镁合金基底的方法简单易操作，但是其与基底的接触属于物理结合，结合力较差，不适宜铝合金的大量应用。专利CN101623658A提供了一种在铝基底上通过氧化阳极氧化铝模板(AAO)原位生长制备二氧化钛和二氧化硅复合纳米管阵列薄膜的方法，这种方法在纯铝基底上进行制备，其与薄膜结合较好，属于化学结合，但是铝合金与纯铝有较大差别，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝合金表面制备二氧化钛纳米管薄膜的方法，在铝合金表面原位制备二氧化钛纳米管薄膜，使铝合金表面具有光降解自清洁性能，工艺简单，易于大面积生产。

本发明所提供的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)采用高氯酸和乙醇体积比1∶2-4的溶液在5V-20V下对铝合金试样进行0.5-3分钟电化学抛光；

(2)对铝合金试样进行阳极氧化处理制备的氧化铝纳米管阵列，所采用电解质溶液为浓度为0.1-1.5M H3PO4或0.1-1.5M H3PO4和浓度为0.1-1.5M H2SO4的混合溶液，体积比是5∶1-1∶1，氧化电压20-100V，温度0-30℃，氧化时间4-12h；

(3)将由阳极氧化所制备的氧化铝纳米管阵列(AAO)作为模板，用去离子水清洗并烘干后备用；

(4)制备0.05-0.5M的(NH₄)₂TiF₆的液相沉积溶液；

(5)将阳极氧化铝纳米管阵列(AAO)模板置于液相沉积溶液中静置沉积15-30min，温度为20-40℃，取出用去离子水清洗，烘干；

(6)将沉积后的薄膜在400-600℃进行热处理保温2-4h，然后随炉冷却至室温，制备完成。

本发明的有益效果是：

在铝合金表面直接氧化原位反应生成了TiO₂纳米管薄膜具有如下特点：(1)自清洁性能，将其应用于铝合金器具和构件表面，能够在光催化条件下，清楚有机污物，分解有害气体。(2)优良的光催化杀菌性能，因此在3C类，包装类、建筑材料等铝合金产品上能够在有光的条件下自催化，杀死细菌、病毒。(3)超亲水性能，铝合金表面所制备的TiO₂纳米管结构不需光照即具备优异的超亲水性能，本发明纳米管薄膜不仅具有良好的耐磨性，同时还具有优异的光催化抑菌、超亲水以及自清洁性能，在空调铝箔等特殊铝合金功能用途上有较大运用。

附图说明

图1：实施例3铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜的扫描电镜正视图(SEM)

图2：实施例3铝合金表面二氧化钛纳米管薄膜的接触角图；

(a)未沉积二氧化钛纳米管薄膜(b)沉积二氧化钛纳米管薄膜。

具体实施方式

实施例1：