[发明专利]多孔氧化铝薄膜和Co纳米线/氧化铝复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔氧化铝薄膜及其制备方法，两片氧化铝薄膜具有沿径向对称的微观结构和径向对称的虹彩条形结构色。该类氧化铝薄膜表面分布有多个孔洞，薄膜孔深从一端沿径向递变。控制氧化铝薄膜制备过程中的实验条件，可使两片氧化铝薄膜呈现不同虹彩条形结构色。该薄膜通过一次氧化工艺即可制备，简化了制备流程，降低了制备成本。本发明同时公开了一种Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜及其制备方法，所述复合薄膜包括Co纳米线和多孔氧化铝薄膜，Co纳米线位于多孔氧化铝薄膜的孔洞中，Co纳米线的密度分布沿径向递减，复合薄膜具有高饱和度虹彩渐变结构色和渐变的磁性。

技术领域

本发明属于电化学腐蚀和电化学沉积技术领域，涉及一种多孔氧化铝薄膜、一种Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜及其制备方法，具体地说，涉及一次氧化工艺同时制备两片具有相同微观结构、宏观呈现相同的虹彩条形结构色的氧化铝薄膜；涉及一次沉积工艺同时制备两片具有相同微观结构、相同磁性渐变规律、宏观呈现相同高饱和虹彩条形结构色的Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜。

背景技术

由于具有纳米孔洞的氧化铝薄膜是宽带隙金属氧化物半导体材料，具有热稳定性、抗腐蚀性、化学稳定性和高介电常数，在有序纳米结构的合成中得到了广泛的应用。随着光子晶体研究的深入，关于氧化铝薄膜的结构色问题也有了一定的研究。1969年，Diggle等人报道在可见光范围内，有铝基支撑的氧化铝薄膜当厚度小于1μm时因光干涉作用会产生明亮的颜色。2007年，日本东北大学Wang等人报道利用CVD技术在氧化铝薄膜上沉积碳纳米管后，制备出了颜色饱和度较高的氧化铝薄膜。随后，2010年，中科院合肥物质科学研究院固体所赵相龙博士在碳管复合氧化铝复合薄膜颜色的调控研究方面取得了重要进展，实现了对碳管复合氧化铝复合薄膜颜色的精细调控。2011年，河北师范大学孙会元教授小组采用多次氧化法制备了具有变化彩条特征的氧化铝复合薄膜。

但是到目前为止还没有关于一次氧化工艺制备出两片结构沿径向对称且具有沿径向对称的虹彩条形结构色的多孔氧化铝薄膜的报道；也没有关于一次沉积工艺制备出两片纳米孔洞内纳米线密度(薄膜表面单位面积内孔洞中纳米线的条数)、磁性均沿着径向递减分布的高饱和虹彩结构色的多孔氧化铝复合薄膜的报道。现有的具有多彩结构色的氧化铝薄膜、氧化铝复合薄膜的制备采取多次、多种制备工艺，多次氧化且只能制备出一片多彩氧化铝薄膜或氧化铝复合薄膜，这样制备方法繁琐，制备成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔氧化铝薄膜、一种Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜及其制备方法，所述多孔氧化铝薄膜具有虹彩条形结构色，所述氧化铝薄膜表面分布有多个孔洞，所述孔洞的孔隙率从薄膜一端沿径向递减，薄膜孔深从一端沿径向递增；所述磁性Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜具有高饱和度渐变结构色，且磁性沿氧化铝薄膜径向渐变，两种薄膜制备方法简单，能够应用于防伪、绘画、装饰、化妆品、显像技术、染料敏化和太阳能电池等领域。

其具体技术方案为：

为便于说明，本发明所述的两片相同多孔氧化铝薄膜的径向为氧化时两个薄膜中心连线所在的薄膜直径，且规定从两个薄膜靠近的直径端点指向直径的另一端点方向为直径正方向，简称直径方向，再简称为多孔氧化铝薄膜的径向，注意这里的径向为两个相反的方向；本发明所述两片相同Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜的直径均为与偏转电场方向平行的直径，规定直径方向由偏转电场负电位指向正电位方向，简称Co纳米线/多孔氧化铝复合薄膜径向。

本发明所述的多孔氧化铝薄膜具有沿径向对称的微观结构，同时可以呈现沿径向对称的虹彩条形结构色，1～4实施例中同时展现一次制备工艺得到的两片相同多孔氧化铝薄膜，其后其他实施例中的多孔氧化铝薄膜只展现氧化铝薄膜中的一个薄膜为代表，主要利用其来说明虹彩条形结构色随实验条件的变化规律。本发明所述的多孔氧化铝薄膜具有沿径向对称的微观结构；