[发明专利]一种多孔多级结构阳极氧化铝模板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔多级结构阳极氧化铝模板及其制备方法。该方法包括：将高纯铝片进行电化学抛光过程后，用适量的乙醇和大量的去离子水清洗，再对铝片进行有机物(聚合物溶胶‑凝胶CA600)表面旋涂，将得到表面旋涂后的铝片进行热处理，将热处理完的铝片作为阳极，石墨为阴极，采用草酸水溶液为电解液，施加电压进行阳极氧化反应，通过调节氧化时间、氧化电压、旋涂时间和旋涂速度，可以得到不同的多孔多级结构的阳极氧化铝模板。本发明具有操作简单、过程可控、成本低廉、重复性好等优势，大大提高了其应用于生产的可行性。

技术领域

本发明涉及多孔多级结构阳极氧化铝模板材料的方法领域，具体涉及一种多孔多级结构阳极氧化铝模板及其制备方法。

背景技术

在过去的几十年中，多孔阳极氧化铝模板由于具有高度有序的蜂窝结构，可用于制备其他纳米结构材料，已被提出用于各种纳米技术的应用。同时，这种纳米模板具有很高的通用性，模板的孔隙尺寸可以通过调整阳极氧化过程中的电压、温度和时间等参数来精确控制。而且，多孔阳极氧化铝膜可以直接当作功能材料使用，应用于生物技术、光催化和传感器等各个不同的领域。

尽管多孔阳极氧化铝模板在制备纳米材料或功能材料领域都得到了广泛的应用，但它仍存在一些不足。通过常规的阳极氧化过程，所制备得到的多孔阳极氧化铝模板大多是简单的蜂窝状直孔结构，孔径大小通常为几十到几百纳米。由于这些不足的存在，使其很难作为模板材料来制备具有多级结构的功能材料——同时具有微米级和纳米级结构。

多级结构材料由于其同时具有微米级材料和纳米级材料的优异性而受到研究者的青睐。近十几年来，人们对多级结构材料的应用开发进行了大量的研究，制备具有复杂多级结构的多孔阳极氧化铝模板引起了人们的极大兴趣。一些研究者通过预压印方法先在铝表面形成微米或亚微米凹坑，然后再进行阳极氧化，从而获得具有多级结构的多孔阳极氧化铝模板。但是，由于在铝片上预压印图案的方法操作难度大，制备成本高昂等等问题的存在，使其难以商业化生产。因此，寻找一种操作简单、过程可控、成本低廉的方法来制备具有多级结构的多孔阳极氧化铝模板具有重要的研究意义和商业价值。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的不足，提出一种制备多孔多级结构阳极氧化铝模板的方法。

本发明通过在抛光后的光滑的铝片表面上进行有机物的旋涂，然后进行热处理，得到的铝片表面上具有互相连通的微米级尺度的裂纹，再通过在草酸水溶液中进行阳极氧化，然后在磷酸溶液中进行扩孔处理，得到纳米级尺度的孔洞，最后得到同时具有垂直向下的纵向的纳米级孔洞和相互连通的横向的微米级裂纹的多孔多级结构模板。

本发明提供的多孔多级结构阳极氧化铝模板的制备方法，是一种快速制备微米级和纳米级复合尺度的多孔多级结构阳极氧化铝模板材料的方法，具体为一种借助有机物掩膜制备多孔多级结构阳极氧化铝模板的方法。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种多孔多级结构阳极氧化铝模板的制备方法，包括如下步骤：

(1)将高纯铝片依次用无水乙醇和去离子水冲洗，得到冲洗后的铝片；

(2)以步骤(1)所述冲洗后的铝片(干净的铝片)作为阳极，铝板作为阴极，在高氯酸和无水乙醇的混合溶液中进行恒电压电化学抛光处理，抛光完成后，取下铝片，用大量去离子水冲洗，得到光滑的铝片；

(3)在步骤(2)所述光滑的铝片表面上，旋涂聚合物溶胶-凝胶CA600，静置，得到旋涂后的铝片；

(4)将步骤(3)所述铝片升温进行加热处理，得到热处理后的铝片；

(5)以步骤(4)所述热处理后的铝片作为阳极，石墨作为阴极，在草酸水溶液中进行恒电压阳极氧化反应，得到带有铝基底的多孔多级结构阳极氧化铝模板；