[发明专利]大面积纳米结构阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学氧化方法制备纳米结构阵列如纳米孔和纳米管阵列的方法，尤其涉及一种高度有序的大面积纳米结构阵列的制备方法。

背景技术

随着科学技术的快速发展，纳米结构材料表现出广阔的应用前景，纳米结构材料如纳米孔和纳米管等逐渐成为研究的热点。目前制备高度有序的纳米结构阵列的方法包括反应离子束刻蚀、电化学氧化等。其中，电化学氧化方法是一种既简单又经济的方法，因而被广泛应用在纳米结构阵列的制备中。最常见的通过电化学氧化方法制备的纳米结构阵列包括纳米多孔阳极氧化铝和二氧化钛纳米管。纳米多孔阳极氧化铝通常用作模板用以制备半导体、金属和高分子的纳米材料；而二氧化钛纳米管在染料敏化太阳能电池、光催化和传感器等领域有着广泛的应用。

使用电化学氧化方法制备纳米多孔阳极氧化铝或二氧化钛纳米管通常在电解槽里进行并包括如下步骤：首先将金属层如铝或钛沉积在导电基体上；然后将导电基体和惰性金属如铂浸入含有一定浓度电解液的电解槽内；然后将导电基体接电源的阳极，将与导电基体相对并间隔一定距离设置的惰性金属接电源的阴极，接通电源给导电基体和惰性金属供应合适的电压或电流并维持一段时间后，纳米结构阵列在导电基体上自发产生。

然而，这种在电解槽内通过阳极氧化制备纳米结构阵列的方法具有一定的局限性，由于金属层在导电基体上沉积的厚度不均匀，且导电基体的面积越大，在导电基体上沉积的金属层的均匀性就越难控制，由于金属层的厚度不均匀，在电解槽内氧化的过程中，就会导致导电基体上厚度较薄的金属层已经氧化完成，而厚度较厚的金属层还没有氧化完成，如果想使导电基体上的金属层全部氧化，那么先氧化完成即产生的纳米结构阵列由于氧化时间过长而从导电基体上脱落，因此通过上述方法很难在较大面积的导电基体上制备高度有序且面积较大的纳米结构阵列。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种能够制备高度有序且大面积的纳米结构阵列的方法。

为实现上述目的，本发明提供的一种大面积纳米结构阵列的制备方法包括如下步骤：

（1）提供一导电基体；

(2)在所述导电基体上沉积一金属薄膜层，其中所述金属薄膜层被划分成多个区域；

(3)测量所述金属薄膜层上多个区域的厚度及所述多个区域的厚度与电化学氧化时间之间的一一对应关系；

(4)润湿所述金属薄膜层的表面并对所述表面进行第一氧化处理；

(5)对所述金属薄膜层进行第二氧化处理，并根据所述金属薄膜层上多个区域的厚度与电化学氧化时间之间一一对应关系控制所述金属薄膜层上的所述多个区域的氧化时间。

为实现上述目的，本发明提供的另一种大面积纳米结构阵列的制备方法包括如下步骤：

（1）提供一导电基体；

（2）在所述导电基体上沉积一金属薄膜层，其中所述金属薄膜层被划分成多个区域；

（3）测量所述金属薄膜层上多个区域的厚度及所述多个区域的厚度与电化学氧化电压/电流之间的一一对应关系；

（4）润湿所述金属薄膜层的表面并对所述表面进行第一氧化处理；

（5）对所述金属薄膜层进行第二氧化处理，并根据所述金属薄膜层上多个区域的厚度与电化学氧化电压/电流之间一一对应关系控制所述金属薄膜层上的所述多个区域的氧化电压/电流。

综上所述，本发明大面积纳米结构阵列的制备方法通过测量所述金属薄膜层上多个区域的厚度及所述多个区域的厚度与电化学氧化时间或电化学氧化电压/电流之间的一一对应关系，来控制所述金属薄膜层上多个区域的氧化时间或氧化电压/电流，使所述金属薄膜层上每个区域的氧化都得到精确地控制，因而可以在大尺寸的导电基体上形成高度有序的大面积纳米结构阵列。

附图说明

图1是本发明大面积纳米结构阵列的制备方法的第一实施例的流程图。

图2是本发明大面积纳米结构阵列的制备方法的第二实施例的流程图。

图3（a）至3（c）是制备本发明大面积纳米结构阵列的剖面结构示意图。

图4是制备本发明大面积纳米结构阵列的一示例性装置剖面结构示意图。

图5是制备本发明大面积纳米结构阵列的又一剖面结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容及所达成的目的，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。