專利名稱：一種在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于納米材料制備領域，具體涉及一種在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法。
背景技術：
有序多孔氧化鋁是高純鋁箔經(jīng)電化學陽極氧化后得到的一種具有納米有序孔道結構的氧化膜。1995年，Masuda等在kience雜志上發(fā)表了利用兩次陽極氧化高純鋁的方法制備出高度有序的多孑L氧化鋁(Ordered Metal Nanohole Arrays Made by a Two-Step Replication of Honeycomb Structures of Anodic Alumina, Science),這一方法成為制備有序的多孔氧化鋁的主要方法。兩次陽極氧化法制備的有序多孔氧化鋁具有較高的硬度和強度，優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和光學透明性，其孔道排列有序、孔徑大小均勻，孔徑與厚度可調(diào)，制備方法簡單、成本低，非常適合作為制備納米線、納米管和納米陣列材料的模板材料?？紤]有序多孔氧化鋁在可見光范圍內(nèi)透明，以其為模板填充納米陣列，可以實現(xiàn)對納米陣列/多孔氧化鋁復合材料光學性能的研究。一維銀納米材料由于具有很高的電導率和很強的光催化性能，已被廣泛研究。將銀納米線填充到模板中，能夠用于制備金屬-電介質(zhì)光子晶體和導線。在多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列主要有電化學沉積法和氧化還原法。楊銳等利用將多孔氧化鋁模板浸入硝酸銀溶液中，然后利用硝酸銀受熱分解的原理，在氧化鋁模板中制備出銀納米線(利用模板法制備Ag納米線，分子科學學報)。Hu等采用乙醛還原硝酸銀在多孔氧化鋁模板中制備出了 Ag 納米線陣列(Template preparation of high-density, and large-area Ag nanowire array by acetaldehyde reduction， Materials Science and Engineering A)。孫秀玉等采用循環(huán)伏安法，在氧化鋁模板蒸鍍銀膜作為電極，以硝酸銀溶液為電解液， 制備出了 Ag納米線陣列(循環(huán)伏安法制備Ag納米線陣列，無機化學學報)。Sauer等采用脈沖電沉積法，以硫酸銀溶液在氧化鋁模板中制備出單晶銀納米線陣列(Highly ordered monocrystal1ine silver nanowire arrays,Journal of Applied Physics)oDalchiele等在氧化鋁模板上濺射一層金膜，以硫酸銀和硫氰化鉀混合溶液為電解液，采用恒電壓法制備出銀納米線陣列(Silver nanowires electrodeposited into nanoporous templates Study of the influence of sizes on crystallinity and structural properties, Physica E)。此外，采用恒電流法，直流電沉積法等在氧化鋁模板中制備出銀納米線陣列也多有報道。雖然電化學沉積法是在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線的最常用方法，但其也存在一定的缺陷。由于雙通氧化鋁模板不導電，因而在進行電沉積前，需要先在氧化鋁模板一側(cè)蒸鍍導電金屬層作為電極，銀納米線沉積后再去除。電沉積方法雖然能夠制備出性能優(yōu)良的銀納米線陣列，但其對實驗設備要求高，成本較高，蒸鍍及去除金屬導電層的過程復雜繁瑣、實驗條件難以控制，這些都不利于銀納米線的大規(guī)模合成及復合材料后續(xù)的性能研究。因此，尋求一種低成本、操作簡單的銀納米線陣列/多孔氧化鋁復合材料的制備工藝就顯得十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，實現(xiàn)了將銀納米線的制備過程轉(zhuǎn)化成簡單的溴化銀納米線的化學沉積與光解過程，避免了電化學沉積技術要先在多孔氧化鋁模板噴鍍金屬層作為電極，沉積后再將導電層去除的復雜操作過程；該方法簡化了銀納米線陣列的制備過程，有利于銀納米線陣列在有序多孔氧化鋁模板中低成本快速填充。本發(fā)明的技術方案如下本發(fā)明提供了一種在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，該方法包括以下步驟(1)將高純鋁片進行退火，超聲清洗，去除自然氧化膜，進行電化學拋光，進行二次陽極氧化，去除未氧化的鋁基底，通孔，制備出雙通的有序多孔氧化鋁(AAO)模板；(2)采用雙室化學沉積法，在有序多孔氧化鋁模板中填充溴化銀納米線；(3)用紫外燈照射填充溴化銀納米線后的有序多孔氧化鋁模板，溴化銀發(fā)生光解， 在有序多孔氧化鋁模板中形成銀納米線陣列。所述的高純鋁片純度彡99. 99%。所述的高純鋁片進行退火是將高純鋁片在450 550°C馬弗爐中保溫3 8h，隨爐冷卻至室溫后取出；優(yōu)選的，將高純鋁片在500°C馬弗爐中保溫5h，隨爐冷卻至室溫后取
出ο所述的超聲清洗是將退火后的鋁片依次在純的丙酮、乙醇、去離子水中超聲清洗 3 5min，去除鋁表面的污漬。所述的去除自然氧化膜是將清洗后的鋁片置于40 70°C的5 10wt%氫氧化鈉溶液中腐蝕1 3min，取出后用去離子水沖洗干凈，去除自然氧化膜；優(yōu)選的，將清洗后的鋁片浸入質(zhì)量分數(shù)為8%的氫氧化鈉溶液中60°C浸泡2min，取出后用去離子水沖洗干凈， 去除自然氧化膜。所述的電化學拋光，拋光液為95vol %磷酸+5vol %硫酸+20g/L CrO3的混合液， 將鋁片裝上電解裝置，陽極接鋁片，浸入拋光液中，并采用攪拌設備對拋光液進行攪拌，拋光3 7min后取出沖洗干凈；電解拋光參數(shù)為水浴恒溫70 90°C，拋光電流在0. 5 0. 9A ；優(yōu)選的，將鋁片裝上電解裝置，陽極接鋁片，浸入拋光液中，并采用攪拌設備對拋光液進行攪拌，拋光5min后取出沖洗干凈，電解拋光參數(shù)為水浴恒溫85°C，拋光電流0. SA0所述的二次陽極氧化包括第一次陽極氧化、去除一次氧化層和第二次陽極氧化， 其中，第一次陽極氧化是以0. 2 0. 4M的草酸為電解液，氧化電壓為30 50V，電解液溫度控制在0 5°C，氧化時間為4 10h，氧化后的鋁片用去離子水沖洗干凈；優(yōu)選的，草酸濃度為0. 3M，氧化電壓為40V，電解液溫度5°C，氧化時間為他；去除一次氧化層是將鋁片放入6wt%的磷酸與1. 8wt%的鉻酸混合酸中進行腐蝕，溫度為40 70°C浸泡5 IOh以去除氧化膜，完成后用去離子水清洗干凈；優(yōu)選的，將鋁片浸入6wt %的磷酸與1. Swt %的鉻酸混合酸中，60°C浸泡他，去除氧化膜；第二次陽極氧化是將去除一次氧化層后的鋁片進行二次陽極氧化，以0. 2 0. 4M的草酸為電解液，氧化電壓為30 50V，電解液溫度控制在0 5°C，氧化時間4 IOh ；優(yōu)選的，草酸濃度為0. 3M，氧化電壓為40V，電解液溫度5°C，氧化時間為。所述的去除未氧化的鋁基底是采用15wt%的氯化銅溶液將二次氧化后未氧化的鋁基底去除。所述的通孔操作步驟包括將去除鋁基底后的氧化鋁模板在室溫下以5wt%磷酸進行通孔，去除底部致密氧化鋁阻擋層，得到雙通的多孔氧化鋁模板；進一步，為了調(diào)節(jié)氧化鋁模板的孔徑，將通孔后的氧化鋁模板放入溫度為20 40°C的5wt%磷酸溶液中擴孔 5 40min，制備出不同孔徑大小的雙通氧化鋁模板。所述的雙室化學沉積法包括以下步驟將制備好的雙通多孔氧化鋁模板裝入雙室反應器中，在兩側(cè)分別加入等體積，濃度相同為0. OlM的溴化鈉和硝酸銀溶液，在室溫下放置5 20h，溴化鈉和硝酸銀在氧化鋁模板的孔道中反應形成溴化銀，反應后模板呈淡黃色。由于模板對納米線生長的限域作用，采用不同孔徑的氧化鋁模板，可以在多孔氧化鋁模板中制備出不同直徑的溴化銀納米線。進一步，步驟C3)包括以下步驟將填充溴化銀納米線后的氧化鋁模板放在陶瓷舟支架上，置于高壓汞燈下方3cm處進行紫外光照射5 20h，其間每隔1 池將樣品翻轉(zhuǎn)一次，保證溴化銀納米線完全光解形成銀納米線。紫外光解后溴化銀納米線轉(zhuǎn)化為銀納米線，模板呈黑色。本發(fā)明同現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果本發(fā)明的制備工藝與現(xiàn)有電化學沉積技術相比，優(yōu)點在于將銀納米線的制備過程轉(zhuǎn)化成簡單的溴化銀納米線的化學沉積與光解過程，避免了電化學沉積技術要先在多孔氧化鋁模板噴鍍金屬層作為電極，沉積后再將導電層去除的復雜操作過程。此工藝簡化了銀納米線陣列的制備過程，其對實驗設備要求低，操作簡單，成本低，有利于銀納米線陣列在有序多孔氧化鋁模板中低成本快速填充。本發(fā)明的雙室沉積結合紫外光解法制備出的銀納米線陣列，便于研究銀納米線復合多孔氧化鋁材料的光學性能。此外，通過控制紫外光解時間，控制溴化銀納米線的光解程度，可以在多孔氧化鋁模板中制備出銀-溴化銀異質(zhì)結納米線，并對其特殊光電性能進行探索。


圖1為多孔氧化鋁模板正面FESEM圖。圖2為多孔氧化鋁模板側(cè)面FESEM圖。圖3為雙室法在有序多孔氧化鋁模板中沉積溴化銀納米線示意圖，圖中硝酸銀 1，溴化鈉2，溴化銀3，氧化鋁模板4。圖4為雙室法沉積的溴化銀納米線的XRD譜。圖5為溴化銀納米線正面的低倍FESEM圖。
圖6為溴化銀納米線側(cè)面的高倍FESEM圖。圖7為溴化銀納米線紫外光解示意圖，圖中高壓汞燈5，樣品6，陶瓷舟7。圖8為銀納米線陣列的正面FESEM圖。
圖9為銀納米線陣列側(cè)面的低倍FESEM圖。圖10為銀納米線陣列側(cè)面的高倍FESEM圖。圖11為銀納米線陣列的EDS譜。
具體實施例方式以下結合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明簡化了在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的工藝，其將銀納米線的制備過程轉(zhuǎn)化成簡單的溴化銀納米線的化學沉積與光解過程，首先采用雙室化學沉積法在多孔氧化鋁模板中制備出溴化銀的納米線陣列，然后將沉積的溴化銀納米線在紫外燈下照射，溴化銀發(fā)生光解，在多孔氧化鋁模板中得到銀的納米線陣列。通過采用不同的電壓陽極氧化高純鋁片，可以得到不同孔徑的多孔氧化鋁模板，從而制備出不同直徑的銀納米線陣列。該工藝在制備出銀納米線陣列后無需像電沉積法那樣去除噴鍍的金屬導電層，便于直接對銀納米線陣列/有序多孔氧化鋁復合材料進行性能研究。實施例11、退火將純度彡99. 99%的高純鋁片進行退火，在500°C下保溫5h，以消除剪切鋁片過程所產(chǎn)生的應力，隨爐冷卻至室溫后取出。2、超聲清洗將退火后的鋁片依次浸入純的丙酮、乙醇和去離子水中，分別超聲清洗:3min，去除鋁表面的污漬。3、去除自然氧化膜將清洗后的鋁片浸入質(zhì)量分數(shù)為8%的NaOH溶液中(恒溫 600C )浸泡2min，然后取出用去離子水清洗干凈，去除自然氧化膜。4、電化學拋光將鋁片裝上電解裝置(陽極接鋁片)，浸入電拋光液(95ν01% H3PO4(85% )+5vol% H2SO4(97% )+20g/L CrO3)中，并采用攪拌設備對拋光液進行攪拌，拋光5min取出，并用去離子水沖洗干凈。電解拋光參數(shù)為水浴恒溫85°C ；電解電流0. 8A。5、一次陽極氧化將拋光后的鋁片裝入陽極氧化裝置，加入0. 3M的草酸溶液作為電解液，用磁力攪拌器進行攪拌，調(diào)節(jié)電壓到40V，在恒溫5°C條件下氧化6h。氧化后的鋁片用去離子水沖洗干凈。6、去除一次氧化層將一次氧化后的鋁片浸入混合酸(6wt%磷酸+1. 8wt%鉻酸) 中，放入恒溫60°C烘箱中保溫他以除去氧化膜，完成后用去離子水沖洗干凈。7、二次陽極氧化具體操作與一次陽極氧化相同，以0. 3M的草酸溶液作為電解液，調(diào)節(jié)電壓到40V，在恒溫5°C條件下氧化他。氧化后的鋁片用去離子水沖洗干凈。8、去除未氧化的鋁基底將質(zhì)量分數(shù)為15%的氯化銅溶液滴加到二次氧化后的鋁片背面，使鋁片未氧化部分與氯化銅發(fā)生反應而溶去，鋁基底完全去除后用去離子水清洗干凈，得到透明的氧化鋁模板。9、通孔和擴孔室溫條件下，在去除鋁基底的氧化鋁膜背面滴加5wt%的磷酸液以去除致密氧化鋁阻擋層，當氧化膜的另一面有溶液通過時表明通孔過程已經(jīng)完成，得到雙通的多孔氧化鋁模板。為了進一步調(diào)整模板孔徑的大小，將模板放入5wt%磷酸中，恒溫 350C (水浴加熱)擴孔處理30min。擴孔完成后，雙通的有序多孔氧化鋁模板具有很好的透光性。10、化學沉積溴化銀納米線將制備好的雙通多孔氧化鋁模板裝入雙室反應器中，在兩側(cè)分別加入等體積，濃度相同為0. OlM的溴化鈉和硝酸銀溶液。雙室反應器在暗處、室溫條件下放置20h，溴化鈉和硝酸銀在氧化鋁模板的孔道中相互擴散，反應形成溴化銀。反應結束后取出模板，用去離子水清洗干凈，干燥后模板呈淡黃色。11、紫外光解制備銀納米線將制備好的溴化銀納米線/多孔氧化鋁復合材料放在陶瓷舟支架上，然后置于高壓汞燈下方3cm處進行紫外光照射20h，其間每隔池將樣品翻轉(zhuǎn)一次，保證溴化銀納米線完全光解形成銀納米線。紫外光解后溴化銀納米線轉(zhuǎn)化為銀納米線，模板變?yōu)楹谏?。通過場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)對本發(fā)明的方法制備的樣品進行分析。圖1為多孔氧化鋁模板正面FESEM圖，從圖1可以看到氧化鋁模板在很大區(qū)域內(nèi)高度有序，孔洞呈圓形，孔徑大小均勻，表面形狀類似蜂窩狀；圖2為多孔氧化鋁模板側(cè)面 FESEM圖，可以觀察到孔道高度取向一致，彼此平行且垂直膜表面，孔道光滑，孔徑分布均勻。未擴孔的氧化鋁模板孔徑約為60nm，擴孔氧化鋁模板的孔徑大小與擴孔時間有關。利用此雙通的有序多孔氧化鋁模板可以沉積出良好的溴化銀納米線。圖3為雙室法沉積溴化銀納米線示意圖。將制備好的雙通多孔氧化鋁模板4裝入雙室反應器中，在兩側(cè)分別加入等體積，濃度相同(0.01M)的溴化鈉2和硝酸銀1溶液，在室溫下放置一定時間(5 20h)，溴化鈉2和硝酸銀1在氧化鋁模板的孔道中反應形成溴化銀3，反應后模板呈淡黃色。由于模板對納米線生長的限域作用，采用不同孔徑的氧化鋁模板，可以在多孔氧化鋁模板中制備出不同直徑的溴化銀納米線。圖4為本實施例制備出的溴化銀納米線的X射線衍射(XRD)譜。從圖中可以看到， 溴化銀(200)和(400)晶面的衍射峰非常強，證明溴化銀納米線在模板中擇優(yōu)生長，有序多孔氧化鋁模板對溴化銀納米線的生長起到了很好的導向作用。圖5為溴化銀納米線正面的低倍FESEM圖，圖6為溴化銀納米線側(cè)面的高倍FESEM 圖。由圖5可以看到，溴化銀納米線在有序多孔氧化鋁模板中的填充率非常高，在當前沉積條件下，溴化銀納米線已經(jīng)長出模板表面，失去模板支撐的納米線因表面能大而發(fā)生了團聚。由圖6可以看出，有序排列的溴化銀納米線光滑圓潤、筆直，保持著良好的陣列結構，其直徑約為lOOnm。納米線的直徑比原始氧化鋁模板的孔徑要大，這是由于氧化鋁模板經(jīng)過磷酸較長時間擴孔的腐蝕作用，孔徑變大所致。圖7為溴化銀納米線紫外光解示意圖。將制備好的樣品6 (溴化銀納米線/多孔氧化鋁復合材料)放在陶瓷舟7上，然后置于高壓汞燈5下方3cm處進行紫外光照射，其間每隔一定時間將樣品翻轉(zhuǎn)一次，保證溴化銀納米線完全光解形成銀納米線。紫外光解后溴化銀納米線轉(zhuǎn)化為銀納米線，模板呈黑色。圖8至圖11為本實施例中溴化銀紫外光解后形成的銀納米線陣列的場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)圖及能量散射譜(EDS)圖。圖8為銀納米線陣列的正面FESEM圖，可以看到很多納米線的端頭平行排列，其填充率接近100%。圖9為銀納米線陣列側(cè)面的低倍FESEM 圖，圖10為銀納米線陣列側(cè)面的高倍FESEM圖。從圖9和圖10可以看到很多高長徑比的銀納米線，納米線表面光滑、圓潤，直徑約為lOOnm，與前面制備的溴化銀納米線的直徑相一致，納米線的形狀與模板孔道保持著高度一致，復制了模板的孔道結構及孔排布的對稱性。 圖11為銀納米線陣列的EDS譜，由能譜圖11可知銀的峰值很高，表明所得產(chǎn)物是銀納米線，EDS譜中沒有發(fā)現(xiàn)溴元素，表明該區(qū)域的溴化銀已經(jīng)完全分解形成銀納米線。Al和O來自于氧化鋁模板，Au來自于樣品表面的鍍金處理。實施例21、退火將純度彡99. 99%的高純鋁片進行退火，在500°C下保溫5h，以消除剪切鋁片過程所產(chǎn)生的應力，隨爐冷卻至室溫后取出。2、超聲清洗將退火后的鋁片依次浸入純的丙酮、乙醇和去離子水中，分別超聲清洗:3min，去除鋁表面的污漬。3、去除自然氧化膜將清洗后的鋁片浸入質(zhì)量分數(shù)為8%的NaOH溶液中(恒溫 600C )浸泡2min，然后取出用去離子水清洗干凈，去除自然氧化膜。4、電化學拋光將鋁片裝上電解裝置(陽極接鋁片)，浸入電拋光液(95ν01% H3PO4(85% )+5vol% H2SO4(97% )+20g/L CrO3)中，并采用攪拌設備對拋光液進行攪拌，拋光5min取出，并用去離子水沖洗干凈。電解拋光參數(shù)為水浴恒溫85°C ；電解電流0. 8A。5、一次陽極氧化將拋光后的鋁片裝入陽極氧化裝置，加入0，3M的草酸溶液作為電解液，用磁力攪拌器進行攪拌，調(diào)節(jié)電壓到40V，在恒溫5°C條件下氧化6h。氧化后的鋁片用去離子水沖洗干凈。6、去除一次氧化層將一次氧化后的鋁片浸入混合酸(6wt%磷酸+1. 8wt%鉻酸) 中，放入恒溫60°C烘箱中保溫他以除去氧化膜，完成后用去離子水沖洗干凈。7、二次陽極氧化具體操作與一次陽極氧化相同，以0. 3M的草酸溶液作為電解液，調(diào)節(jié)電壓到40V，在恒溫5°C條件下氧化他。氧化后的鋁片用去離子水沖洗干凈。8、去除未氧化的鋁基底將質(zhì)量分數(shù)為15%的氯化銅溶液滴加到二次氧化后的鋁片背面，使鋁片未氧化部分與氯化銅發(fā)生反應而溶去，鋁基底完全去除后用去離子水清洗干凈，得到透明的氧化鋁模板。9、通孔和擴孔室溫條件下，在去除鋁基底的氧化鋁膜背面滴加5wt%的磷酸液以去除致密氧化鋁阻擋層，當氧化膜的另一面有溶液通過時表明通孔過程已經(jīng)完成，得到雙通的多孔氧化鋁模板。為了進一步調(diào)整模板孔徑的大小，將模板放入5wt%磷酸中，恒溫 350C (水浴加熱)擴孔處理30min。擴孔完成后，雙通的有序多孔氧化鋁模板具有很好的透光性。10、化學沉積溴化銀納米線將制備好的雙通多孔氧化鋁模板裝入雙室反應器中， 在兩側(cè)分別加入等體積，濃度相同為0. OlM的溴化鈉和硝酸銀溶液。雙室反應器在暗處、室溫條件下放置證，溴化鈉和硝酸銀在氧化鋁模板的孔道中相互擴散，反應形成溴化銀。反應結束后取出模板，用去離子水清洗干凈，干燥后模板呈淡黃色。11、紫外光解制備銀納米線將制備好的溴化銀納米線/多孔氧化鋁復合材料放在陶瓷舟支架上，然后置于高壓汞燈下方3cm處進行紫外光照射證，其間每隔Ih將樣品翻轉(zhuǎn)一次，保證溴化銀納米線完全光解形成銀納米線。紫外光解后溴化銀納米線轉(zhuǎn)化為銀納米線，模板變?yōu)楹谏?。實施?1、退火將純度彡99. 99%的高純鋁片進行退火，在500°C下保溫5h，以消除剪切鋁片過程所產(chǎn)生的應力，隨爐冷卻至室溫后取出。2、超聲清洗將退火后的鋁片依次浸入純的丙酮、乙醇和去離子水中，分別超聲清洗:3min，去除鋁表面的污漬。
3、去除自然氧化膜將清洗后的鋁片浸入質(zhì)量分數(shù)為8%的NaOH溶液中(恒溫 600C )浸泡2min，然后取出用去離子水清洗干凈，去除自然氧化膜。4、電化學拋光將鋁片裝上電解裝置(陽極接鋁片)，浸入電拋光液(95ν01% H3PO4(85% )+5vol% H2SO4(97% )+20g/L CrO3)中，并采用攪拌設備對拋光液進行攪拌，拋光5min取出，并用去離子水沖洗干凈。電解拋光參數(shù)為水浴恒溫85°C ；電解電流0. 8A。5、一次陽極氧化將拋光后的鋁片裝入陽極氧化裝置，加入0. 3M的草酸溶液作為電解液，用磁力攪拌器進行攪拌，調(diào)節(jié)電壓到40V，在恒溫5°C條件下氧化6h。氧化后的鋁片用去離子水沖洗干凈。6、去除一次氧化層將一次氧化后的鋁片浸入混合酸(6wt%磷酸+1. 8wt%鉻酸) 中，放入恒溫60°C烘箱中保溫他以除去氧化膜，完成后用去離子水沖洗干凈。7、二次陽極氧化具體操作與一次陽極氧化相同，以0. 3M的草酸溶液作為電解液，調(diào)節(jié)電壓到40V，在恒溫5°C條件下氧化他。氧化后的鋁片用去離子水沖洗干凈。8、去除未氧化的鋁基底將質(zhì)量分數(shù)為15%的氯化銅溶液滴加到二次氧化后的鋁片背面，使鋁片未氧化部分與氯化銅發(fā)生反應而溶去，鋁基底完全去除后用去離子水清洗干凈，得到透明的氧化鋁模板。9、通孔和擴孔室溫條件下，在去除鋁基底的氧化鋁膜背面滴加5wt%的磷酸液以去除致密氧化鋁阻擋層，當氧化膜的另一面有溶液通過時表明通孔過程已經(jīng)完成，得到雙通的多孔氧化鋁模板。為了進一步調(diào)整模板孔徑的大小，將模板放入5wt%磷酸中，恒溫 350C (水浴加熱)擴孔處理30min。擴孔完成后，雙通的有序多孔氧化鋁模板具有很好的透光性。10、化學沉積溴化銀納米線將制備好的雙通多孔氧化鋁模板裝入雙室反應器中， 在兩側(cè)分別加入等體積，濃度相同為0. OlM的溴化鈉和硝酸銀溶液。雙室反應器在暗處、室溫條件下放置10h，溴化鈉和硝酸銀在氧化鋁模板的孔道中相互擴散，反應形成溴化銀。反應結束后取出模板，用去離子水清洗干凈，干燥后模板呈淡黃色。11、紫外光解制備銀納米線將制備好的溴化銀納米線/多孔氧化鋁復合材料放在陶瓷舟支架上，然后置于高壓汞燈下方3cm處進行紫外光照射20h，其間每隔池將樣品翻轉(zhuǎn)一次，保證溴化銀納米線完全光解形成銀納米線。紫外光解后溴化銀納米線轉(zhuǎn)化為銀納米線，模板變?yōu)楹谏?。上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)將高純鋁片進行退火，超聲清洗，去除自然氧化膜，進行電化學拋光，進行二次陽極氧化，去除未氧化的鋁基底，通孔，制備出雙通的有序多孔氧化鋁模板；(2)采用雙室化學沉積法，在有序多孔氧化鋁模板中填充溴化銀納米線；(3)用紫外燈照射填充溴化銀納米線后的有序多孔氧化鋁模板，溴化銀發(fā)生光解，在有序多孔氧化鋁模板中形成銀納米線陣列。
2.根根據(jù)權利要求1所述的在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，其特征在于所述的高純鋁片純度> 99. 99%;所述的高純鋁片進行退火是將高純鋁片在450 550°C馬弗爐中保溫3 他，隨爐冷卻至室溫后取出；優(yōu)選的，將高純鋁片在500°C馬弗爐中保溫5h，隨爐冷卻至室溫后取出。
3.根根據(jù)權利要求1所述的在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，其特征在于所述的超聲清洗是將退火后的鋁片依次在純的丙酮、乙醇、去離子水中超聲清洗 3 5min0
4.根根據(jù)權利要求1所述的在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，其特征在于所述的去除自然氧化膜是將清洗后的鋁片置于40 70°C的5 10wt%氫氧化鈉溶液中腐蝕1 3min，取出后用去離子水沖洗干凈，去除自然氧化膜；優(yōu)選的，將清洗后的鋁片浸入質(zhì)量分數(shù)為8%的氫氧化鈉溶液中，60°C浸泡2min，取出后用去離子水沖洗干凈， 去除自然氧化膜。
5.根根據(jù)權利要求1所述的在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，其特征在于所述的電化學拋光，拋光液為95vol %磷酸+5vol %硫酸+20g/L CrO3的混合液，將鋁片裝上電解裝置，陽極接鋁片，浸入拋光液中，并采用攪拌設備對拋光液進行攪拌，拋光 3 7min后取出沖洗干凈；電解拋光參數(shù)為水浴恒溫70 90°C，拋光電流在0. 5 0. 9A ； 優(yōu)選的，將鋁片裝上電解裝置，陽極接鋁片，浸入拋光液中，并采用攪拌設備對拋光液進行攪拌，拋光5min后取出沖洗干凈，電解拋光參數(shù)為水浴恒溫85°C，拋光電流0. SA0
6.根根據(jù)權利要求1所述的在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，其特征在于所述的二次陽極氧化包括第一次陽極氧化、去除一次氧化層和第二次陽極氧化，其中，第一次陽極氧化是以0. 2 0. 4M的草酸為電解液，氧化電壓為30 50V，電解液溫度控制在0 5°C，氧化時間為4 10h，氧化后的鋁片用去離子水沖洗干凈；優(yōu)選的，草酸濃度為0. 3M，氧化電壓為40V，電解液溫度5°C，氧化時間為他；去除一次氧化層是將鋁片放入 6wt%的磷酸與1. 8wt%的鉻酸混合酸中進行腐蝕，溫度為40 70°C浸泡5 IOh以去除氧化膜，完成后用去離子水清洗干凈；優(yōu)選的，將鋁片浸入6wt %的磷酸與1. Swt %的鉻酸混合酸中，60°C浸泡他，去除氧化膜；第二次陽極氧化是將去除一次氧化層后的鋁片進行二次陽極氧化，以0. 2 0. 4M的草酸為電解液，氧化電壓為30 50V，電解液溫度控制在 0 5°C，氧化時間4 IOh ；優(yōu)選的，草酸濃度為0. 3M，氧化電壓為40V，電解液溫度5°C，氧化時間為。
7.根根據(jù)權利要求1所述的在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，其特征在于所述的去除未氧化的鋁基底是采用15wt%的氯化銅溶液將二次氧化后未氧化的鋁基底去除。
8.根根據(jù)權利要求1所述的在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，其特征在于所述的通孔操作步驟包括將去除鋁基底后的氧化鋁模板在室溫下以5wt%磷酸進行通孔，去除底部致密氧化鋁阻擋層，得到雙通的多孔氧化鋁模板；進一步，為了調(diào)節(jié)氧化鋁模板的孔徑，將通孔后的氧化鋁模板放入溫度為20 40°C的5wt%磷酸溶液中擴孔 5 40min，制備出不同孔徑大小的雙通氧化鋁模板。
9.根根據(jù)權利要求1所述的在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，其特征在于所述的雙室化學沉積法包括以下步驟將制備好的雙通多孔氧化鋁模板裝入雙室反應器中，在兩側(cè)分別加入等體積，濃度相同為0. OlM的溴化鈉和硝酸銀溶液，在室溫下放置5 20h，溴化鈉和硝酸銀在氧化鋁模板的孔道中反應形成溴化銀，反應后模板呈淡黃色。
10.根根據(jù)權利要求1所述的在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，其特征在于所述的步驟C3)包括以下步驟將填充溴化銀納米線后的氧化鋁模板放在陶瓷舟支架上，置于高壓汞燈下方3cm處進行紫外光照射5 20h，其間每隔1 池將樣品翻轉(zhuǎn)一次，保證溴化銀納米線完全光解形成銀納米線。
全文摘要
本發(fā)明屬于納米材料制備領域，公開了一種在有序多孔氧化鋁模板中制備銀納米線陣列的方法，該方法包括以下步驟(1)將高純鋁片進行退火，超聲清洗，去除自然氧化膜，進行電化學拋光，進行二次陽極氧化，去除未氧化的鋁基底，通孔，制備出雙通的有序多孔氧化鋁模板；(2)采用雙室化學沉積法，在有序多孔氧化鋁模板中填充溴化銀納米線；(3)用紫外燈照射填充溴化銀納米線后的有序多孔氧化鋁模板，溴化銀發(fā)生光解，在有序多孔氧化鋁模板中形成銀納米線陣列。本發(fā)明方法簡化了銀納米線陣列的制備過程，對實驗設備要求低，操作簡單，成本低，有利于銀納米線陣列在有序多孔氧化鋁模板中低成本快速填充。
文檔編號C25D11/12GK102251232SQ201110200278
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權日2011年7月18日
發(fā)明者候軍偉, 楊修春, 陸偉, 韓珊珊 申請人:同濟大學