[发明专利]一种双通大面积三氧化二铝、二氧化钛或二氧化锆纳米管阵列膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双通大面积三氧化二铝、二氧化钛或二氧化锆纳米管阵列膜及其制备方法。该方法包括以下步骤:对经预处理的纯铝片、钛片、锆片进行阳极氧化，制得一级初步产品；用液溴与甲醇混合溶液溶解去除铝、钛、锆金属基体，获得三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锆纳米管阵列膜，获得二级初步产品；用无水乙醇清洗干净后，放入临界CO₂气氛干燥箱中进行干燥，获得底部带有阻挡层的三级初步产品；放入含有氟化物气体的等离子体清洗仪中去掉底部的阻挡层后获得双通纳米管阵列膜。本发明制备工艺设计合理且操作简便，所制备的双通纳米管阵列膜具有较高的规整性和平整度，可有效应用于气体分离、药物传输和纳米模板等领域。

技术领域

本发明涉及三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锆纳米管阵列的制备，特别涉及双通三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锆纳米管阵列的制备方法。

背景技术

多孔纳米管阵列薄膜在纳米材料模板、催化合成、光伏能源、生物传感等领域都有着广泛的应用。电化学阳极氧化法是三氧化二铝、二氧化钛或二氧化锆纳米管阵列膜的重要制备方法。在此背景下，近年来人们在三氧化二铝、二氧化钛或二氧化锆纳米管阵列的制备方面进行了大量的工作并且取得了重要进展。例如，可以通过将钛金属片在含有氟离子的有机溶剂中进行阳极氧化来获得二氧化钛纳米管阵列。该方法制备出来的二氧化钛纳米管阵列长度能够达到几百个微米，且表面光滑。

然而，基于电化学阳极氧化法的三氧化二铝、二氧化钛或二氧化锆纳米管阵列膜是附着于铝、钛、锆片之上的，这在很大程度上限制了它的应用。如：在很多的光电转换应用中，脱离基底而独立存在并且两个端口都打通的纳米管阵列与附着于基底之上的氧化钛纳米管阵列相比往往具有明显的优势。有些应用甚至要求三氧化二铝、二氧化钛或二氧化锆纳米管膜的两个端口必须打开，如纳米管膜应用于过滤领域。

目前，制备双通三氧化二铝、二氧化钛或二氧化锆膜的过程一般分为两步。即，首先制备出脱离基底而独立存在的纳米管阵列，主要方法包括用超声或者溶液蒸发法实现纳米管阵列与钛片的分离等，再用氢氟酸、草酸、磷酸等溶液将底部腐蚀掉。但是，这些方法存在诸多问题，如过程复杂、结果不稳定、底部的腐蚀难以掌控和操作不够安全等。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种双通大面积三氧化二铝、二氧化钛或二氧化锆纳米管阵列膜的制备的简单方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的。

步骤一、对经预处理的纯铝片、钛片或锆片进行阳极氧化，其包括以下步骤：

(1)预处理纯铝片、钛片或锆片。

(2)配制电解液。

(3)将经预处理的纯铝片、钛片或锆片置于电解液中进行阳极氧化反应后，制得三氧化二铝、二氧化钛或二氧化锆纳米管阵列膜的一级初步产品：以经预处理的纯铝片、钛片或锆片作为阳极，不锈钢箔电极或铜箔或钛箔或铂箔或石墨电极作为阴极，进行阳极氧化处理。

步骤二、将所述一级初步产品从所述电解液中立即取出且用去离子水清洗后，放入液溴的甲醇溶液中，液溴与甲醇的体积比为1:1-1:9，常温下反应12-96h,溶解去除铝、钛、锆金属基体，获得三氧化二铝、二氧化钛或二氧化锆纳米管阵列膜；

步骤三、将所述二级初步产品用无水乙醇清洗干净后，放入临界CO₂气氛干燥箱中进行干燥，获得底部带有阻挡层的三级初步产品；

步骤四、将所述三级初步产品底部带有阻挡层的一面朝上放入含有氟化物气体的等离子体清洗仪中，功率1-50kW，放置时间为3min-2h，反应后既得所述成品。

所述的纯铝片、钛片或锆片的纯度大于99.9％，为平整且厚度为0.1～1mm的长方形或圆形的片材。

所述的预处理是指：采用常规机械加工方式去除待处理纯铝片、钛片或锆片表面的氧化层。