阳极氧化法制备二氧化钛纳米管及其荧光性质

室温下采用电化学阳极氧化法在NaF、Na₂SO₄和H₂SO₄的混合溶液中用化学处理后的纯Ti片表面组装了一层结构高度有序的高密度TiO₂纳米管阵列。考察了几种主要的实验参数(阳极氧化电压、温度、电解液浓度)对TiO₂纳米管阵列形貌和尺寸的影响，探讨了二次阳极氧化对纳米管形貌的改善。对TiO₂纳米管阵列进行扫描电子显微镜(SEM)和荧光(PL)分析，探讨其生长机理。结果表明，孔径随阳极氧化电压的升高而变大，温度、电解液浓度影响反应过程中电流密度的大小；二次阳极氧化得到的纳米管的有序性有所改善，孔径大小更为均一，并且发现TiO₂纳米管的荧光具有量子效应。     

电化学法制备Ni-W-P纳米线阵列电极及其催化析氢性能

采用二次氧化法制备了多孔阳极氧化铝(AAO)模板, 通过控制电位沉积技术在AAO模板内组装了Ni-W-P合金纳米线阵列. 在扫描电子显微镜(SEM)下观察到Ni-W-P纳米线表面光滑, 长约20 μm, 直径均匀(约为100 nm), 与AAO模板孔径基本一致. 阴极极化曲线和交流阻抗图谱(EIS)的测试结果表明, Ni-W-P合金纳米线阵列电极析氢反应(HER)电阻减小, 具有更高的催化析氢活性, 电流密度为10 mA·cm^-2时, 析氢极化电位较Ni-W-P合金电极正移约250 mV.     

利用钛保护层在ITO电极上直接制备大面积的超薄氧化铝膜

通过磁控溅射并引入钛保护层, 利用在0.3 mol·L^-1硫酸中20 V电压下二次阳极氧化, 在氧化铟锡(ITO)导电玻璃衬底上直接制备了超薄(约140 nm, 为阳极氧化前Al厚度的一半)、大面积(约4 cm²)的多孔阳极氧化铝(AAO). 扫描电子显微镜结果表明生成的微孔与衬底垂直, 孔径和孔间距分别约为30和60 nm. 我们发现钛保护层的作用是提高了Al层的附着性并且防止ITO被腐蚀, 在此体系中钛不能被其它的金属如铬、金、银或铜代替. 紫外-可见光谱透过率结果显示在阳极氧化过程中Ti被氧化成为透明的TiO₂, 利用10-20 nm的钛保护层以及二次阳极氧化过程, 能够保证高透明度. 在ITO上直接制备的这种透明、有序的AAO纳米结构在光子学、光伏领域和纳米制备等方面具有潜在应用.     

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.     

溶胶-凝胶模板法合成SmFeO3纳米线

通过阳极氧化在质量分数为0.3 mol·L^-1草酸溶液中制得多孔氧化铝膜。经5%（质量分数）的磷酸扩孔处理得到具有孔径大小均一,排列有序,并具有一定厚度的阳极氧化铝模板（AAO）。用溶胶-凝胶法在氧化铝模板中制备了直径约为50 nm的有序SmFeO3纳米线阵列。用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）对SmFeO3纳米线的形貌、结构以及相组成进行了分析。结果发现：纳米线的长度受控于氧化铝模板的厚度,直径与氧化铝模板的孔径相等。同时分析了纳米线的形成机制。     

贫水电解质体系制备多孔阳极氧化铝模板的研究

在有机溶剂为主的含草酸电解质中,研究了大孔径有序度高的阳极氧化铝(AAO)的一步法电化学制备.实验证实,电解质中水含量的降低能够有效抑制铝的电氧化速率和溶解速率,使得其氧化膜孔道的生长能够稳定进行,所得到的六方孔道排列有序度明显高于纯水溶剂制备的电解质体系下的产物.考察了水含量、有机溶剂种类以及电解质浓度对AAO模板孔道形貌的影响.结果表明,有机溶剂贫水电解质体系使得电氧化电压的选取范围比水溶液电解质体系更宽,孔径连续可调,反应条件温和.该方法适合于制备均匀大孔径的AAO模板.     

多孔纳米氧化铝薄膜上荧光分子光谱特性研究

通过两步电化学阳极氧化技术制备了孔径为40nm的多孔纳米阳极氧化铝材料(AAO),在AAO薄膜上分别填充了几种有机荧光分子使其形成高度有序的有机-无机复合体发光阵列,测定了此复合体的发射光谱．结果表明,AAO薄膜对有机分子具有较强的结合能力,其结合能力来源于物理和化学的协同作用．在AAO纳米薄膜上的有机荧光分子的最大发射波长均产生了明显的蓝移现象,初步探讨了此现象的机理．有机分子填充进入高度有序的AAO纳米孔阵列之中时,有机分子的聚集形式会发生改变并且也是高度有序的,同时由于极化作用使有机分子沿着纳米孔的轴向具有相对优势的分子取向,使有机分子在AAO纳米薄膜上形成了接近单分子层的高度有序的排列方式,增强了发光效率．     

还原氧化石墨烯表面聚苯胺纳米阵列的制备及电化学电容性能

本文以阳极氧化铝(AAO)膜为模板,通过恒电位法在自组装还原氧化石墨烯(rGO)膜表面制备有序聚苯胺(PANI)纳米线阵列。通过拉曼光谱和场发射扫描电子显微镜分别对其结构和微观形貌进行了表征,并对PANI纳米线阵列的电化学电容性能进行了测试。结果表明,rGO膜表面可电沉积PANI,电沉积得到的PANI纳米线阵列具有比PANI薄膜材料更高的电容和比电容。     

大长径比有序多孔阳极氧化铝模板的制备及用于镍纳米线阵列

报道一种恒电流二次氧化制备大长径比(>1000)阳极氧化铝(AAO)模板的方法,研究氧化时间和氧化电流密度分别对制备的AAO模板的表面形貌、孔径大小、厚度等的影响.结果表明,AAO模板的表面形貌及厚度n受m氧、厚化度电约流为密2度00及μ氧m、化长时径间比的为影10响0;-当13氧00化的电高流质密量度A为AO8模m板A·.c采m用-2电时化,氧学化沉1积8方h能法在制制备备出的孔A径A为O模15板0-的20孔0中成功制备了Ni纳米线阵列,分别用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和X射线能量散射光谱(EDS)对其进行了表征;结果显示,制备的Ni纳米线排列整齐有序,每根Ni纳米线直径几乎相同,约150nm,长度约为180-200μm,长径比为1200-1300,与AAO模板的参数一致.研究了Ni纳米线阵列的长径比对其磁性能的影响,发现大长径比的Ni纳米线阵列具有明显的磁各向异性,而长径比约为200的Ni纳米线阵列未表现出明显的磁各向异性.本文结果表明,恒电流二次氧化方法能制备大长径比的AAO模板,并能用于制备大长径比的一维纳米材料阵列,可望在制备具有特殊光学、磁学等性能材料方面得到应用.     

血红蛋白在纳米孔径氧化铝膜修饰电极上的直接电化学

运用电化学包埋法成功将血红蛋白(Hb)固定于纳米孔阳极氧化铝膜(AAO)修饰的玻碳电极(GC)表面, 制得Hb/PPy/AAO/GC修饰电极, 并对Hb/PPy/AAO/GC修饰电极的制备条件进行了优化. 研究了Hb/PPy/AAO/GC修饰电极在磷酸缓冲液(pH＝6.8)中的电化学行为, 探讨了血红蛋白在AAO修饰电极表面的直接电子转移机理. 结果表明阳极氧化铝膜不仅保持了血红蛋白的生物活性, 而且通过它的纳米尺寸效应, 实现了Hb与电极之间的直接电子转移. 其研究内容对生命科学和临床医学有着重要意义.     

多孔阳极氧化铝膜的制备研究

在直流恒压下,在不同的酸性溶液中对铝片实施两步阳极氧化制备多孔氧化铝膜,在磷酸溶液中制得的模板孔径大,并且电解时间缩短,加快了制备模板的过程。同时利用阳极氧化初期电流密度的变化,分析了多孔氧化铝膜的形成机理。     

Highly increased breakdown potential of anodic films on aluminum using a sealed porous layer

The growth of a uniform barrier-type anodic film on aluminum is usually terminated by electric breakdown, which is controlled by the resistance of electrolyte or anion concentration. In this study, highly resistive porous layers have been introduced by anodizing aluminum in sulfuric acid electrolyte followed by boiling water treatment to examine their influence on the electric breakdown potential. The pores of the porous alumina film are sealed by forming hydrated alumina (pseudo-boehmite) after the boiling water treatment. The breakdown potential increases to over 1500 V for the pore-sealed aluminum specimens on anodizing in sodium tungstate electrolyte. The electrochemical impedance spectroscopy measurements revealed an increased resistance of the porous layer after the pore-sealing treatment. GDOES depth profile analysis disclosed that the sealed porous layer impedes the incorporation of tungsten species into the barrier layer. The introduction of a highly resistive layer that also suppresses the anion incorporation on aluminum is effective in increasing the breakdown potential of anodic films.     

氧化铝纳米线的制备及其形成机理

采用二次铝阳极氧化技术, 制备高度有序的铝阳极氧化膜(AAO模板). 经X射线衍射(XRD)分析, 模板为无定形结构. 将模板放入腐蚀液中, 可获得大量无定形结构的氧化铝纳米线. 模板在800 ℃下退火4 h后, 变为γ-Al2O3结构, 采用类似腐蚀液溶解模板, 得到大量γ-Al₂O₃纳米线. 研究了腐蚀液种类、腐蚀时间和模板晶体结构等因素对生成氧化铝纳米线的影响, 并利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和XRD对纳米线的形貌与结构进行了表征. 结果表明, 在多种腐蚀液中, 均可获得氧化铝纳米线; 随着腐蚀时间的增加, 纳米线的长度增加, 直径变小, 长径比增大; 氧化铝纳米线的晶体结构与所采用模板的晶体结构一致. 此外, 还采用原子力显微镜(AFM)和SEM对AAO膜的表面形貌及其结构特点进行了详细的观测, 并以此为基础讨论了氧化铝纳米线的形成机理, 认为AAO模板本身存在的花状微结构是形成纳米线的内因, 花瓣间的凹陷部位首先被腐蚀断裂, 形成氧化铝纳米线.     

低频交流电沉积金纳米线阵列的AFM研究

迄今,人们已采用许多方法制备纳米材料,如刻蚀技术、化学法和模板法等［1]．其中,引起科学界广泛兴趣的模板法,在合成有序纳米材料上占有极其重要的地位．常用的模板有两种,一种是有序孔洞阳极氧化铝（Anodic Aluminum Oxide,AAO）模板[2],另一种是含有孔洞无序分布的高分子模板．AAO模板具有耐高温,绝缘性好,孔洞分布均匀有序,而且大小可控等特点［3]．可以利用 AAO模板来制备各种纳米纤维和纳米管,如导电聚合物［4]、金属［5]、半导体［6]、碳［7]和其它一些材料．由于纳米材料的应用具有广阔的前景,如光催化、电化学、酶固定等方面,因而不同材料纳米线的制备备受关     

硅基超薄多孔氧化铝膜的制备

将二次阳极氧化法应用于硅基铝膜的制备, 在草酸溶液中得到了厚度可控的硅基超薄多孔氧化铝膜(PAM), 厚度小于100 nm. 实验中记录了氧化电流随时间的实时变化曲线, 发现硅衬底的氧化电流在大幅下降前有一小幅波动. 对应于Al/Si界面的氧化过程中, 孔洞底部之间的残留铝岛被优先氧化, 可将此作为终止铝氧化的标志. 扫描电镜(SEM)观察表明, 二次氧化提高了孔洞分布的均匀性, 使得孔在一定的区域内呈现有序六角分布.这种模板可进一步用于硅基纳米器件和纳米结构的制备.     

Anodic alumina membranes with defined pore diameters and thicknesses obtained by adjusting the anodizing duration and pore opening/widening time

The through-hole porous anodic aluminum oxide (AAO) membranes were fabricated by a simple two-step anodization of aluminum in 0.3?M oxalic acid, 0.3?M sulfuric acid, and 2?wt.% phosphoric acid solutions under different operating conditions followed by the removal of the remaining Al substrate and the pore opening/widening process. The effect of duration of the second anodizing step on the thickness of the porous oxide layer and the influence of other anodizing conditions such as applied voltage, type of electrolyte, and purity of the substrate on the rate of porous oxide growth were discussed in detail. The pore opening procedure for all synthesized membranes was optimized, and the influence of the duration of chemical etching on structural features of AAO membranes, especially pore diameter, was studied. The rate of pore widening was established for AAO membranes formed in various anodizing electrolytes and for different temperatures of 5?wt.% H₃PO₄ used for alumina dissolution.     

Anodic alumina membranes with defined pore diameters and thicknesses obtained by adjusting the anodizing duration and pore opening/widening time

The through-hole porous anodic aluminum oxide (AAO) membranes were fabricated by a simple two-step anodization of aluminum in 0.3 M oxalic acid, 0.3 M sulfuric acid, and 2 wt.% phosphoric acid solutions under different operating conditions followed by the removal of the remaining Al substrate and the pore opening/widening process. The effect of duration of the second anodizing step on the thickness of the porous oxide layer and the influence of other anodizing conditions such as applied voltage, type of electrolyte, and purity of the substrate on the rate of porous oxide growth were discussed in detail. The pore opening procedure for all synthesized membranes was optimized, and the influence of the duration of chemical etching on structural features of AAO membranes, especially pore diameter, was studied. The rate of pore widening was established for AAO membranes formed in various anodizing electrolytes and for different temperatures of 5 wt.% H₃PO₄ used for alumina dissolution.

     

用AFM研究阳极氧化铝的不稳定生长

用原子力显微镜(AFM)研究了多孔阳极氧化铝(AAO)模板的不稳定生长. 结果表明:AAO模板的不稳定生长导致了纳米孔道结构有序度的降低.在H₃PO₄溶液中生长的AAO模板孔道结构稳定性较差;而在H₂C₂O₄溶液中生长的AAO模板稳定性依赖于氧化电压和电流密度,在低电压和电流密度下稳定性较好,高电压和电流密度下稳定性较差. 充分利用这种不稳定生长特性,通过控制AAO模板的阳极氧化条件,可得到具有分枝孔道结构的特殊模板,这为利用模板法制备各种Y形或T形纳米线、管提供了新的发展空间.     

Fabrication of three dimensional interconnected porous carbons from branched anodic aluminum oxide template

In this communication, the morphology of double branched anodic aluminum oxide (AAO) templates from linear down or step down function of anodizing voltage is discussed. The interconnected AAO film is obtained when the thin pore wall at the final branched channels is dissolved by chemical etching. The three-dimensional interconnected porous carbons are fabricated by carbonization of polyimide film which is negative replicated from the layered interconnected AAO template.