高度有序多孔陽(yáng)極氧化鋁模板的制備及其在一維結(jié)構(gòu)納米材料合成方面的應(yīng)用.pdf

1、多孔陽(yáng)極氧化鋁(Porous Anodic Alumina, PAA)膜因具有高度有序的納米孔洞陣列結(jié)構(gòu)和較好的力學(xué)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，成為制備一維納米結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)良模板。本文重點(diǎn)研究磷酸體系電解液中大孔徑PAA模板的制備和高濃度草酸電解液中高度有序PAA模板的制備，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合脈沖電沉積工藝沉積金屬鎳底電極，成功制備出一維納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚苯胺(PANI)。并通過(guò)真空熔融壓注的方法，在大孔間距的PAA模板中成功制備出了金屬鋁納米管。

2、>　　首先，在1wt％的磷酸電解液中，在接近臨界擊穿電壓條件下進(jìn)行恒壓陽(yáng)極氧化，研究了不同的制備工藝條件對(duì)陽(yáng)極化過(guò)程中擊穿電壓、耐壓時(shí)間以及PAA膜孔間距的影響。結(jié)果表明，升壓速率越慢，在臨界擊穿高壓下可持續(xù)陽(yáng)極氧化的時(shí)間越長(zhǎng)。但對(duì)擊穿電壓和孔間距無(wú)影響。
　　其次，研究了在磷酸電解液體系中，提高陽(yáng)極氧化臨界擊穿電壓和耐壓時(shí)間的幾種方法。結(jié)果表明，含有六價(jià)鉻離子(Cr6+)添加劑的磷酸電解液，相比于純磷酸水溶液，可將臨界擊穿電壓由

3、190V提升至220 V，高壓下持續(xù)陽(yáng)極氧化時(shí)間由75 min增加至超過(guò)480 min，PAA膜孔間距由448.3 nm提升至552.2 nm，PAA膜生長(zhǎng)速率由2.45μmh-1增加到8.60μm·h-1。而采用單取代磷酸酯水溶液作為電解液，可在常溫(25℃)下制備孔間距為383.2 nm的PAA膜，PAA膜的生長(zhǎng)速率為7.14μm·h-1。
　　另外，針對(duì)傳統(tǒng)的低溫高場(chǎng)陽(yáng)極氧化條件下，快速制備PAA膜時(shí)易發(fā)生的電擊穿問(wèn)題，本文

4、根據(jù)雪崩擊穿理論，提出了在高濃度電解液中，較高溫度下進(jìn)行高場(chǎng)陽(yáng)極氧化的新方法。重點(diǎn)研究在高濃度草酸電解液中鋁的高場(chǎng)陽(yáng)極氧化行為。探索了電解液濃度、溫度以及陽(yáng)極氧化電壓等參數(shù)對(duì)PAA模板形貌的影響。通過(guò)測(cè)試不同陽(yáng)極氧化電壓下制備的PAA膜阻擋層厚度，研究了形成高場(chǎng)陽(yáng)極氧化的關(guān)鍵因素。結(jié)果表明，提高草酸電解液的濃度和溫度可以有效的減薄PAA膜的阻擋層厚度，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高場(chǎng)陽(yáng)極氧化。大幅度提高電流密度是形成高場(chǎng)陽(yáng)極氧化制備高度規(guī)整有序PAA膜的

5、關(guān)鍵因素。恒壓高場(chǎng)陽(yáng)極氧化可得到高度有序的PAA膜，其孔間距與陽(yáng)極氧化電壓成正比，比值約為2.3nm·V-1。這種在高濃度的草酸中，較高溫度下快速制備PAA模板的方法，無(wú)需采用傳統(tǒng)高場(chǎng)陽(yáng)極氧化所需的強(qiáng)力冷卻系統(tǒng)，無(wú)需對(duì)電解液進(jìn)行攪拌，并且短時(shí)間內(nèi)可以快速制備高度有序的PAA模板。
　　最后，本文采用脈沖電沉積法成功地將金屬鎳(Ni)沉積在PAA孔道底部，并以Ni為底電極，用循環(huán)伏安(CV)法在PAA模板中電聚合制備出了一維納米結(jié)構(gòu)