多孔阳极氧化铝膜的制备及其在一维纳米材料合成中的应用

从一维纳米材料的研究范畴入手 ,综述了多孔阳极氧化铝膜的结构特征、形成机理以及作为模板在合成纳米导电聚合物、纳米金属、纳米半导体、纳米复合材料及碳纳米管等方面的研究与应用的最新进展 ,揭示了多孔阳极氧化铝模板在合成与组装纳米新材料方面的重要作用 .     

二次阳极氧化方法制备有序多孔氧化铝膜

通过二次阳极氧化方法制备多孔氧化铝膜与一次阳极氧化方法制备多孔氧化铝膜孔排布规律性的对比 ,结果发现 ,二次阳极氧化方法制取的多孔氧化铝膜孔排布规律性明显好于一次阳极氧化法制取的多孔膜 .在几个微米范围内 ,孔呈理想的六角排布 .去除一次阳极氧化膜后 ,二次阳极氧化得以在更良好的表面进行 ,制取的氧化铝膜孔规律性和有序度更高 .有序区域的尺寸与晶粒内的亚晶大小有一定关系     

多孔氧化铝薄膜的纳米结构和光谱特性研究

利用阳极氧化的方法制备出几种表面结构和尺度不同的多孔氧化铝薄膜,用原子力显微镜扫描获得了这些薄膜表面的纳米结构图像,并采用光谱仪测定了它们的反射光谱。实验表明,平均孔径为26和39 nm的多孔氧化铝薄膜表面具有独特的反射光谱,在500至1 000 nm波长范围内呈周期性地密集峰—谷分布,峰—谷的密集度或数量取决于薄膜表面纳米结构的尺度。讨论了纳米结构尺度与反射光谱之间的相互关系,并给出了适当的解释。     

多孔氧化铝膜的荧光研究

采用电化学方法在草酸溶液中制备铝基多孔阳极氧化铝膜,用原子力显微镜观察其形貌,得到平均孔径为 38 nm的有序排列.用F-4500型荧光分光光度计测量其三维荧光谱,与未经氧化的铝片作对比,发现前者的激发谱在280 nm~340 nm有一个较宽的谱带,并且在253.8 nm附近有一个肩峰,发射谱有一个以417.4 nm为峰值的较宽谱带,而后者却无任何明显的发射峰和激发峰.再分别用波长为248 nm的准分子激光器和波长355 nm的三倍频YAG激光器激发,得到明亮的蓝光光谱,在同样条件下激发未经阳极氧化的高纯铝片,将二者的光致发光谱进行对比处理.实验认为,这种发光机理可能是来源于薄膜中与氧空位有关的缺陷态,而且,在成膜过程中伴随着草酸根离子的介入,导致多孔阳极氧化铝膜中亦有与草酸根离子相关的发光中心,同时,量子限域效应也使氧化铝薄膜的光学性质发生了变化.     

含纳米金属阵列阳极氧化铝膜的偏振特性

利用阳极氧化铝的纳米多孔阵列结构特性，将金属Cu电镀到氧化铝的孔中，得到含有金属纳米阵列的氧化铝膜。实验发现，这种氧化铝膜确实象金属线栅偏振器一样表现出偏振特性，是一种新型微偏振器件。它在波长大于500nm时吸收很小，在波长为1．5μm时有高达67．1％的透射率和25．6dB的消光比。该氧化铝膜的偏振特性与阳极氧化和电镀条件有关。随着电流密度的增大，金属柱增多，光学损失增大，透射率降低，而偏振度增大。但是当电流密度增加到某一数值时，偏振度降低。通过优化制备条件，可得到高效率的氧化铝微偏振器。这种微偏振器制作简单，体积小，在光电通信领域有着非常广泛的应用前景。     

石英衬底阳极氧化铝膜的制备及其光致发光的研究

报道了用15wt％H2SO4为电解液,在恒温0℃,40V电压条件下制备阳极氧化铝膜,用原子力显微镜观察其形貌,表明在简单条件下在石英衬底上制备了致密的氧化铝微晶膜。研究了不同电压条件下制备的氧化铝膜的常温光致发光,并监测了其激发光谱,发现其常温光致发光相对强度和发射峰位置与阳极氧化电压关系密切,有相对强度变小和发射峰位置红移的趋势,在40V电压条件下出现了356nm新的发射峰,而其不同的发射峰激发光谱都为210nm,说明其来源存在关联。详细分析了40V电压下的阳极氧化铝膜中出现的356,386nm近紫外发射,并认为其发光来源于与F心和F^ 心有关的氧缺陷。     

通孔阳极氧化铝膜的制备及其性能的研究

在15% H₂SO₄阳极氧化液中添加硝酸镨制备阳极氧化铝(AAO)膜以提高AAO膜的性能,采用化学腐蚀和微波处理相结合的方法,去除AAO膜的阻挡层,制备通孔的AAO膜。分别研究镨的添加量、氧化电压对AAO膜的厚度和硬度的影响及腐蚀时间、微波处理时间分别对AAO膜的阻挡层的影响,分别用能谱和扫描电镜等对AAO膜进行了表征。在15% H₂SO₄阳极氧化液中添加硝酸镨,制备出的AAO膜具有更大的厚度和硬度,当氧化电压为23 V时,在15% H₂SO₄+0.14 Pr g·L-1混合液中制备的AAO膜的厚度和硬度分别为162 μm和275.1 HV,与在阳极氧化液为15% H₂SO₄溶液中制备的AAO膜的厚度和硬度(150 μm和224.8 HV)相比,分别提高8.0%和22.4%。当氧化电压在19～23 V范围时,AAO膜的厚度随着氧化电压的增大而增加;AAO膜的硬度随着氧化电压的增大而减小。将AAO膜在35 ℃和5% H₃PO₄溶液中腐蚀13 min,再用超声波处理10 min,可得到通孔的AAO膜。腐蚀后AAO膜表面絮状物为Al₂O₃。     

阳极氧化铝模板表面自组织条纹的形成

对未经化学抛光处理的Al进行阳极氧化得到阳极氧化铝模板，发现Al表面形成了条纹与多孔阵列共存的自组织结构，用原子力显微镜对这种结构进行了研究.借助Brusselator模型对条纹的形成机理进行了讨论，认为条纹图案是Al表面氧化层/电解液界面的Al₂O₃在整个反应过程中的生成和溶解两个过程相互竞争导致的，只有在特定的反应条件才会出现高度有序的结构. 关键词： 氧化铝模板（AAO） 原子力显微镜（AFM） 自组织条纹 Brusselator模型     

多孔阳极氧化物的形成效率与纳米孔道的形成机理

多孔型阳极氧化铝（PAA）和多孔阳极氧化钛纳米管因其在诸多领域的广泛应用而备受关注．然而这类多孔阳极氧化物中纳米孔道的形成机理至今还不清楚,阳极氧化过程中电流一时间曲线与多孔形貌之间的关系至今无法解释．本文从致密型阳极氧化铝（CAA）的击穿机理入手,详细对比了CAA和PAA形成过程的区别与内在联系,从两种氧化膜电流．时间曲线（或电压一时间曲线）的分界点这个全新视角入手,找出了阳极氧化过程中氧化物形成效率下降的本质原因是电子电流的产生和氧气的析出．在CAA中球形孔洞的证据充分说明初期的规则孔洞是氧气气泡形成的．铝在混合电解液中阳极氧化的结果表明,一旦氧气析出停止,孔道生长就停止并被致密型的氧化物覆盖,一种新型的复合型氧化膜由此而得．最终结果表明：在PAN的形成过程中,适当的电子电流是氧气析出和孔洞形成的保证,适当的离子电流是氧化物形成和孔壁生长的保证．     

ENHANCED PHOTOLUMINESCENCE OF Eu(III)-ANCHORED POROUS ANODIC ALUMINA FILM

We report here the enhanced luminescence of Eu(III)-anchored porous anodic alumina prepared by self-assembling Eu(III) acetylacetonate, and investigate the luminescence mechanisms. Porous anodic alumina can emit visible light due to a lot of oxygen vacancies formed in the anodic oxidation. The existence of oxygen vacancies resulted in e^?-h⁺ pairs when excited. Eu(II) exists stably by forming Eu²⁺-hole complexes. The enhanced luminescence of Eu(III)-anchored porous anodic alumina is attributed to the complex luminescence of e^?-h⁺ through luminescence center Eu²⁺.     

SELF-ORGANIZED FORMATION OF HEXAGONAL NANOPORE ARRAYS IN ANODIC ALUMINA

Conditions for a self-organized formation of ordered hexagonal structure in anodic alumina were investigated, using oxalic or sulphuric acid as an electrolyte. Highly-ordered nanopore arrays with pore densities of 9×10⁹-6.5×10¹⁰cm^-2 and high aspect ratios over 3000 were fabricated by a two-step anodization process. The array exhibits characteristics analogous to a two-dimensional polycrystalline structure of a few micrometres in size. The interpore distance can be controlled by changing the electrolyte and/or the applied voltage. The formation mechanism of ordered arrays is consistent with a previously proposed mechanical stress model, i.e., the repulsive forces between neighbouring pores at the metal/oxide interface promote the formation of hexagonally ordered pores during the oxidation process.     

UV laser ablation of intraocular lenses: SEM and AFM microscopy examination of the biomaterial surface

Several new materials and patterns are studied for the formation and etching of intraocular lenses (IOLs), in order to improve their optical properties, to reduce the diffractive aberrations and to decrease the incidence of posterior capsular opacification. The aim of this study is to investigate the use of UV (λ = 266 nm) laser pulses to ablate the intraocular lenses materials, and thus to provide an alternative to conventional surface shaping techniques for IOLs fabrication. Ablation experiments were conducted using various polymer substrates of hydrophobic acrylic IOLs and PMMA IOLs. We investigated the ablation efficiency and the morphology of the ablated area by imaging the surface modification with atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). The morphological appearance of IOL samples reveals the effect of a photochemical and photothermal ablation mechanism.     

扫描探针显微学在材料表面纳米级结构研究中的新进展

应用扫描探针显微技术（ＳＰＭ）「包括扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）、原子力显微镜（ＡＦＭ）、磁力显微镜（ＭＦＭ）等」,比较系统地研究了一些无机、有机和生物材料的表面精细结构;在极高分辨率的水平上,解释了如Ｃ６０Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ膜、有机磁性薄膜的样品制备、形成条件的关系;研究并揭示了碱金属与半志体表面吸附相互作用,红细胞表面结构等;拓宽了扫描探针显微技术的范围,在实验方法和研究成果上具有     

激光诱导多孔硅晶格畸变的Raman光谱和光致发光谱研究

研究了掺钛水热法制备多孔硅的Raman光谱和光致发光谱.实验发现,当激光功率较低时,多孔硅的Raman光谱在略低于520cm^-1附近表现为一锐的单峰,和晶体硅的Raman光谱类似.随激光功率增大,该单峰向低波数移动,Raman和光致发光峰的强度与激光强度的一次方成正比.当激光功率增大到一定值时,该单峰分裂成两个Raman峰,光致发光谱的强度突然增大,与激光强度之间不再满足一次方的关系,位于低波数一侧的Raman峰随激光功率增大进一步向低波数移动.多孔硅Raman光谱随激光功率的变化是 关键词： 多孔硅 Raman光谱 光致发光     

多孔硅的形成与发光

本文综述了有关多孔硅(Porous Silicon,简称PS)某些新近的研究成果,包括多孔硅的形成、光致发光和电致发光,着重介绍多孔硅的形成和发光过程的量子尺寸效应.     

多孔体内插物强化蒸汽凝结换热实用计算关联式

根据多孔体内插物显著影响凝结液膜流动状态并导致液膜波动的特性,提出了用于大空隙率多孔体内插物强化蒸汽凝结换热计算的半经验准则关联式,用实验结果对关联式的正确性进行了验证,并通过数值模拟计算结果与该关联式结果的比较,证明了提出的半经验关联式可以应用到实验范围以外。     

多孔介质高强度传热传质的理论研究

提出了高强加热下含湿多孔介质传热传质新模型,模型包括的水分种类齐全、水分迁移机制全面,假设条件相对较少,考虑了非Fourier传热效应和非Fick传质效应,模型通过具体的含湿量分区分析得到简化。     

扫描电镜微米级长度测量实验中不确定度的评定方法

讨论了近代物理实验中用扫描电子显微镜（SEM）进行微米级测量长度的不确定度评定方法。     

蓝光发射和红光发射多孔硅的XPS分析

绿色发光多孔硅在空气中经两种不同的氧化处理分别得到红色发光和蓝色发光.X射线光电子能谱分析显示红色发光多孔硅中含有一定比例的Si、SiOx(x=1～2)以及少量的氟化物;蓝色发光多孔硅的主要成份是SiO2及少量的氟化物.红处透射谱显示蓝光发射多孔硅几乎只存在Si-O-Si峰,而红光发射多孔硅除主要有Si-O-Si峰外,还有明显的SiHx峰.分析表明多孔硅中的蓝光发射来源于SiO2中的缺陷中心.