多孔阳极氧化铝AAO模板的制备与特性研究.

多孔阳极氧化铝膜的制备及其性能表征的开题报告一、研究背景和意义多孔阳极氧化铝膜是一种具有特殊功能的纳米材料，它具有微米到纳米级别的孔隙结构，并且这些孔隙具有高度有序排列的特点。

这种材料具有较高的比表面积、良好的热稳定性、化学稳定性和光学透明性等优良性能，具有广泛的应用前景。

多孔阳极氧化铝膜可以应用于制备纳米传感器、储能器件、微纳加工模板、塑性记忆合金和太阳能电池等领域。

对多孔阳极氧化铝膜的研究已经有了很长时间，其中有许多制备方法和表征方法已经被发展。

例如模板法、电极沉积法、紫外光制备法和自组装法等制备方法，以及低角度X射线散射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜等表征方法。

但是，仍然需要进一步的研究，以提高多孔阳极氧化铝膜的制备效率和性能，以及开发更多应用。

二、研究目的和内容本课题旨在研究多孔阳极氧化铝膜的制备方法和性能表征方法，并探索其在储能和传感领域的应用。

本课题的具体内容包括以下几个方面：1.多孔阳极氧化铝膜的制备方法优化。

首先选择适当的电解液组成，控制电解液的温度、电压、电流密度和时间等参数，以获得高质量的多孔阳极氧化铝膜。

2.多孔阳极氧化铝膜的表征方法研究。

采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、低角度X射线散射和透射电子显微镜等表征方法，对多孔阳极氧化铝膜的结构、形貌、孔径分布和孔隙率等进行分析和表征。

3.多孔阳极氧化铝膜在储能和传感领域的应用研究。

探索多孔阳极氧化铝膜在储能器件和传感器件中的应用，如锂离子电池、超级电容器和热敏电阻等。

三、研究方法和技术路线本课题的研究方法主要包括以下几个方面：1.多孔阳极氧化铝膜的制备。

采用电化学腐蚀法制备多孔金属铝材料，然后通过阳极氧化处理制备多孔阳极氧化铝膜。

2.多孔阳极氧化铝膜的表征。

采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、低角度X射线散射和透射电子显微镜等表征方法，对多孔阳极氧化铝膜的结构、形貌、孔径分布和孔隙率等进行分析和表征。

3.储能和传感器件性能测试。

利用阳极氧化法制备多孔氧化铝与表征特性分析黑龙江大学 150080【摘要】随着纳米级多孔氧化铝膜的特殊性能在越来越多的领域，如微电子及电容器件和纳米材料的制备等方面，展现了更多的价值，人们也越来越关注纳米多孔氧化铝膜的工艺制备及应用。

本论文采用二次阳极氧化法制备纳米多孔氧化铝薄膜(Anodized Aluminum Oxide)，并研究实验条件对氧化铝膜形貌的影响，同时对多孔阳极氧化铝膜的性能及应用进行了论述。

通过实验条件的改进优化，以获得尽可能大面积的、孔洞呈理想规则排布的纳米多孔氧化铝薄膜。

在氧化装置中，以草酸溶液作为电解液，将高纯铝片进行二次阳极氧化，在其表面制备出30-40纳米孔径的、规则排布的纳米孔阵列薄膜。

采用扫描电子显微镜（SEM），观测薄膜微观形貌及表面特征，并进行分析。

设置三组不同的工艺参数（电解电压、电解质溶液浓度、氧化时间等），以考察更改这些工艺参数对薄膜微观形貌是否有影响以及产生什么样的影响。

【关键词】多孔氧化铝；阳极氧化法；SEM表征一多孔阳极氧化铝的研究背景及意义自20世纪20年代开始，多孔氧化铝的制备迅速发展。

伴随着人们逐渐深入了解铝的阳极氧化机理，人们越发认识到多孔阳极氧化铝的重要及其广泛的应用前景，进而越发开始进行研究。

伴随20世纪50年代开始各种优秀技术的发展，技术水平、探测科技越发进步，也为多孔氧化铝的研究提供了更多的观测方式。

依靠更先进的科技，人们对多孔氧化铝膜的形成机理、结构模型、制备工艺及实际应用等很多方面都做出了大量研究[1]。

Al2O3是一种有诸多适宜生产生活中应用的无机氧化物，不仅仅耐高温、抗腐蚀、绝缘性能好而且没有毒性比较清洁，在铝表面上氧化形成的Al2O3膜可以用在分离膜结构、电发光器件、传感器、催化剂及热交换器等多个领域[2]，除此之外也是性能极佳的防护装饰性膜层，因而其在实际生活中的应用已经遍及生物科学、环境保护、冶金化工、能源等各个方面[3]，尤其是胶囊形状的氧化铝薄膜在生物医用材料领域更是有着广泛的需求，吸引了材料学界人士的极大重视[4]。

标题：深度探究阳极氧化铝模板（AAO）的制备与应用研究一、概述阳极氧化铝模板（AAO）是一种具有微孔结构的材料，由于其独特的性质在众多领域展现出了巨大的应用潜力。

本文将深入探讨AAO的制备方法和其在各个领域的应用研究。

二、AAO的制备方法1. 模板法制备模板法是制备AAO的常见方法，通过模板的作用，在铝基底上形成一定孔径和密度的孔洞结构。

该方法可以利用硬模板或软模板，如聚苯乙烯球和聚苯乙烯磺酸钠等，通过控制模板的大小和形状来调控AAO 的孔洞结构。

2. 自组装制备自组装是一种简单高效的AAO制备方法，通过表面张力和化学吸附等现象，使得前驱体在铝表面形成规整的排列。

随后进行阳极氧化处理，即可得到具有有序孔洞结构的AAO材料。

3. 氧化还原制备氧化还原法是将铝箔经过预处理后，在氧化液中进行氧化还原反应，从而形成具有孔洞结构的AAO材料。

这种方法制备的AAO具有高度可控性和规整性，能够满足一些特殊应用的需求。

三、AAO在材料科学中的应用研究1. 纳米材料制备AAO模板具有均匀、有序的孔洞结构，可以用作纳米材料的制备模板。

通过在孔洞中填充各类材料并去除模板，可以制备出具有规整结构和特殊性能的纳米材料，如纳米线、纳米颗粒等。

2. 光伏领域应用AAO的孔洞结构对光子在介质中的传播和反射具有一定影响，因此在太阳能电池、光子晶体和光子晶格方面具有重要应用潜力。

通过调控AAO的孔洞结构和尺寸，可以提高光电转换效率和光学性能。

3. 储能材料研究AAO的孔洞结构可以用于储存和传输离子或分子，因此在储能材料领域有着广泛的应用。

通过在孔洞中填充导电材料或特定离子，可以制备出具有高效储能性能的新型材料。

四、结语通过对AAO的制备方法和应用研究的探讨，我们可以看到AAO具有广阔的应用前景和重要的研究价值。

在未来的科研工作中，我们需要深入研究AAO在材料科学、光伏领域和储能材料等方面的应用，同时不断改进制备方法，以推动其在实际应用中发挥更大的作用。

AAO 模板的制备及其应用李晓洁 张海明 胡国峰 李育洁 （天津工业大学 理学院 天津 300160）摘要：AAO 模板由于其价廉，制备工艺简单，以及特殊的结构和多样的组装方法得到了广泛的研究和应用。

本文主要介绍了AAO 模板的制备方法、影响因素，和其在纳米组装体系中的应用，包括纳米线，纳米管，量子点和“电缆式”层状纳米材料等。

关键词：二次阳极氧化 氧化铝模板（AAO ） 纳米材料Fabrication and application of AAO templateLi Xiaojie Zhang Haiming Hu Guofeng Li Yujie(TianJin Polytechnic University College of Science 300160)Abstract: Key words:自1953年Keller 等[1]首先报道了用电化学的方法制备了多孔氧化铝膜以来，这种具有独特结构的被广泛用于各种纳米结构材料的制备。

多孔氧化铝模板（AAO ）具有独特的结构，紧靠铝基体表面是一层薄而致密的氧化铝阻挡层，上面则是较厚且疏松的多孔层，多孔层的膜胞是六角密堆排列，每个膜胞中心有一个纳米级的孔道，孔径一般为5-200nm ，多孔层的厚度一般为1-50μm ，且孔基本与表面垂直。

这种特异的结构使得这种多孔膜在纳米结构有序阵列的制备中发挥着独特的优势，因而也成为当前纳米材料与技术研究的热点之一。

它的优点是：(1)制备工艺简单、孔径大小均匀可调、价廉；(2)AAO 模板本身耐高温、绝缘、在可见和大部分红外光区透明；(3)适用于金属、合金、非金属、半导体氧化物和硫化物、导电高分子、高分子聚合物等多种材料的组装；(4)适合制备纳米粒子直径大小一致的单分散阵列体系，去除AAO 模板得到纳米粒子、线、棒和管纳米结构单元，复制金属和高分子聚合物等模板；(5)采用层层组装，可制备同轴纳米套管(或电缆)等纳米结构材料；(6)可通过改变模板内被组装物质的成分和纳米颗粒的形状比来调节纳米结构材料的性能。

双通AAO的技术说明
将单通AAO的阻挡层去除，就可以获得双通AAO模板。

单通AAO由于有铝基底的支撑，为表面彩色的不透明样品，而一般双通AAO模板是半透明的。

下面是不同尺寸的AAO双通膜。

双通模板的颜色主要和电解液组成、电解电压或电流密度，以及电解时间有关。

双通膜的晶态与电解电流密度关系较大，在超大电流密度下，比如2000-4000A/m2，所形成的膜可以转变为晶体。

双通AAO模板的强度取决于孔隙率和模板厚度，一般空隙率越低，强度越高；模板厚度增加，强度增大。

双通AAO模板的正反面，一般正面的有序度优于反面，在包装过程中，样品正面向上，及当打开样品盒时，向上的一面为正面。

双通AAO模板的孔排列结构和有序度，除了特殊规格样品外（比如独特的表面形貌设计或独特的截面结构设计），和单通AAO模板产品一样。

需要指出的是对于不同孔径范围，比如小于50nm和大于100nm，需要使用不同的电解液，孔的排列及其有序度是不一样的。

12mm直径双通AAO模板
24mm直径双通AAO模板
46mm直径双通AAO模板
大于100cm2的大面积双通AAO模板，可以根据客户需要定制
双通AAO 模板截面，孔间距100nm，笔直的孔道相互平行
双通AAO 模板截面，孔间距400nm 左右，笔直的孔道相互平行
双通AAO 模板截面，孔间距400nm 左右，笔直的孔道相互平行
双通AAO 模板截面，孔深60微米左右，笔直的孔道相互平行。

AAO模板制备条件的研究王晓慧;李玉山;黄嘉成;刘海滨;黄民慧;龚晓钟【摘要】为了得到高度有序的多孔阳极氧化铝(anodic aluminum oxide,AAO)模板,本文分别研究氧化电压、氧化温度、电解液种类、电解液浓度等影响因素对阳极氧化铝模板形成的影响,利用扫描电镜( SEM)观察不同条件下氧化铝膜的微观结构,从而得出了阳极氧化铝模板的最佳制备工艺范围:温度0～20℃,氧化电压35～50V(依所需孔径而言),电解液种类草酸,电解液浓度:0.3mol· dm-3.%In order to obtain porous anodic alumina temp-late with highly ordered nanopore arrays.the effective factors such as the oxidizing time, the oxidizing voltage, the oxidizing temperature and concentration of electrolyte solutions are studied and then each effective fact or on fabricating porous anodic aluminum oxide membrane is respectively discussed. The optimal technique is confirmed that the temperature is 0-20℃, the oxidizing voltage is 35~55V, the optimal electrolyte solutions is oxalic acid and the concentration o f electrolyte solutions is 0.3mol· dm-3.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】5页(P9-12,28)【关键词】阳极氧化;多孔氧化铝;纳米结构材料【作者】王晓慧;李玉山;黄嘉成;刘海滨;黄民慧;龚晓钟【作者单位】深圳大学化学与化工学院深圳市功能高分子重点实验室,广州深圳518060;深圳大学化学与化工学院深圳市功能高分子重点实验室,广州深圳518060;深圳大学化学与化工学院深圳市功能高分子重点实验室,广州深圳518060;深圳大学化学与化工学院深圳市功能高分子重点实验室,广州深圳518060;深圳大学化学与化工学院深圳市功能高分子重点实验室,广州深圳518060;深圳大学化学与化工学院深圳市功能高分子重点实验室,广州深圳518060【正文语种】中文【中图分类】TQ174.45l多孔氧化铝（anodic aluminumoxide,AAO）模板制备简单,孔洞有序性好,有良好的热稳定性和化学稳定性，其优良的结构形态在其功能性应用中具有独特的优越性[1]。

AAO的工艺流程AAO (Anodic Aluminum Oxide) 工艺流程是一种用于生产多孔铝氧化膜的方法。

这种方法可以通过对铝进行阳极氧化处理，形成具有一定孔径和深度的铝氧化膜。

AAO工艺在纳米科技、电子、光学、生物医学等领域有着广泛的应用，因此其工艺流程有着重要的研究价值和应用前景。

AAO工艺流程主要包含以下步骤：1. 铝基片准备：首先，选择优质纯度的铝材料作为底板，通常使用铝片或铝箔。

然后，将铝基片进行机械抛光和清洗处理，以去除表面的杂质和氧化物。

2. 阳极氧化：将准备好的铝基片浸入含有适当电解质的酸性溶液中，并将其作为阳极放入电解槽中。

通过施加直流电流，将阳极氧化反应限制在铝表面，使铝与电解液中的氧化剂发生氧化反应。

在电解液中的氧气发生还原反应，形成氧化铝薄膜。

电流密度和氧化时间的控制可以调节氧化膜的孔径和厚度。

3. 孔径调控：通过改变电解液中的温度、电流密度和氧化时间等参数，可以调控AAO膜的孔径。

一般来说，较高的电流密度和较长的氧化时间可以得到具有较大孔径的AAO膜。

4. 模板去除：在完成阳极氧化后，将AAO膜从电解槽中取出，用溶剂或酸性溶液将铝基片腐蚀去除，从而留下只有氧化铝的孔洞结构。

这样得到的AAO膜具有平整的孔径分布和高度有序的结构。

5. 表面处理：在获得的AAO膜上，可以进行进一步的表面处理，例如陶瓷或金属的镀覆，以提高AAO膜的机械强度和化学稳定性。

6. 应用开发：制备得到的AAO膜可以进一步利用于各种应用领域。

例如，可以将其用作模板，制备纳米材料，如纳米线、纳米颗粒等；也可以用于电子器件中的隔离层、电容器和光学薄膜等。

总结来说，AAO工艺流程是一种制备多孔铝氧化膜的方法，通过阳极氧化和模板去除等步骤，可以得到具有孔径调控、高度有序和平整表面的AAO膜。

AAO膜具有广泛的应用前景，在纳米科技、电子、光学和生物医学等领域有着重要的应用价值。

阳极氧化铝膜
阳极氧化铝膜（Anodic Aluminum Oxide, 简称AAO）是通过
在铝材料上进行电化学氧化处理而形成的具有多孔结构的氧化铝膜。

阳极氧化铝膜的制备过程一般包括以下步骤：首先将铝材料作为阳极，与阴极（一般为不锈钢）一起通过电解液（如硫酸或草酸溶液）连接在一起，施加一定的电压和电流关系，使铝材料表面氧化生成铝氧化物。

在此过程中，阴极上的氢气析出，而形成的铝氧化物在阳极表面生成均匀且致密的氧化铝膜。

具体的氧化膜结构和孔径大小，可以通过调整电解液成分、温度、电压和电流密度等控制因素来调节。

阳极氧化铝膜具有一定的物理和化学稳定性，并且具有高度有序的多孔结构。

其孔径大小可调节，并且具有均匀的孔径分布。

AAO膜的孔径一般在纳米到微米级别之间，常见范围为几十
纳米到几百纳米。

这种多孔结构的氧化铝膜能够在许多应用中发挥重要作用，例如作为模板用于生长纳米线、纳米颗粒等纳米材料，还可用作支撑材料、滤膜、光学薄膜、催化剂载体等领域。

总的来说，阳极氧化铝膜具有丰富的应用潜力，并且其制备过程相对简单，因此在纳米技术和材料科学领域引起了广泛的关注。

多孔阳极氧化铝（AAO ）的电解制备及着色一、 实验目的与内容掌握稳压电源的使用；掌握电解法制备多孔材料的原理和方法；着色工艺方法。

二、 实验基本原理铝及其合金在大气中其表面会自然形成一层厚度为40~50Å薄的氧化膜。

虽然能使金属稍微有些钝化，但由于它太薄，孔隙率大，机械强度低，不能有效地防止金属腐蚀。

用电化学方法即阳极氧化处理后，可以在其表面上获得厚达几十到几百微米的氧化膜。

后者的耐蚀性力很好。

硫酸阳极氧化所得的氧化膜厚度在5~20微米之间，硬度较高，孔隙率大，吸附性强，容易染色和封闭。

而且具有操作简便、稳定、成本低等特点，故应用最为广泛。

当把零件挂在阳极上，阴极用铅棒，通入电流后，发生如下反应： 阴极上↑→++2H e 2H 2阳极上Al － 3e → Al 3+6OH - → 3H 2O ＋ 3O 2- 2Al 3+ ＋ 3O 2- → Al 2O 3 ＋ 399(卡)硫酸还可以与Al,Al 2O 3发生反应2Al ＋ 3H 2SO 4 → Al 2(SO 4)3 ＋ 3H 2↑Al 2O 3 ＋ 3H 2SO 4 → Al 2(SO 4)3 ＋ 3H 2O铝阳极氧化膜的“生长”和“溶解”这对矛盾中发生和发展的。

通电后的最初数秒钟首先生成无孔的致密层（叫无孔层，或阻挡层），它虽只有0.01~0.015um 。

可是具有很高的绝缘性。

硫酸对膜产生腐蚀溶解。

由于溶解的不均匀性，薄的地方（孔穴）电阻小，离子可能过，反应继续进行，氧化膜生长，又伴随着氧化膜溶解。

循环往复。

控制一定的工艺条件特别是硫酸浓度和温度可使膜的生长占主导地位。

必须注意，氧化膜的生成和成长过程是由于氧离子穿过无孔层与铝离子结合成氧化膜的，与电镀过程恰恰相反，电极反应是在氧化膜与金属铝的交界处进行，膜向内侧面生长。

铝阳极氧化膜的生长和溶解规律可用其电压—时间曲线来说明。

见图1、图2.A 区：在最初10秒钟内曲线直线上升，电压激剧增高，说明生成了无孔层电阻增大，这时成膜占主导，阻碍了反应继续进行。

论文：多孔阳极氧化铝模板及磁性纳米线/管的制备与研究【中文摘要】多孔阳极氧化铝模板〔anodic aluminum oxide, AAO〕由于制备简单，孔径大小可控，化学性质稳定，已经获得了广泛的应用，本文采用两步阳极氧化法制备了一系列阳极氧化铝模板并采用电化学沉积的方法在模板中制备了Fe、Ni纳米线及纳米管阵列，采用X射线粉末衍射仪〔XRD〕、透射电子显微镜〔TEM〕、扫描电子显微镜〔SEM〕和振动样品磁强计〔VSM〕对样品的成分、构造、形貌和磁性进展了研究。

主要工作如下：(1)分别以硫酸、草酸和磷酸为电解液制备了一系列的氧化铝模板，主要研究了氧化电压，电解液温度，二次氧化时间及扩孔时间对模板形貌的影响。

结果发现，以硫酸作为电解液时制备的模板孔径最小，一般小于30nm；草酸作为电解液时，要想制备有序的模板，氧化电压不易太高，一般在30-80V之间，制备的模板孔洞较小，直径在几十纳米左右；磷酸作为电解液时，制备有序模板的氧化电压较高，一般在100-200V之间，制备的模板孔洞较大，直径可达几百纳米。

无论以何种酸作为电解液，在一定X围内都有如下规律：模板的孔径随氧化电压的升高而增大；降低电解液温度模板孔洞的有序度提高；延长二次氧化时间可以增加孔的深度；孔径与扩孔时间成线性关系。

通过一系列的实验，掌握了制备模板特定孔径大小和膜厚的实验条件，为进一步制备一维纳米材料做好了准备。

(2)采用直流电沉积法在双通氧化铝模板中制备了一系列Fe纳米线阵列，并研究了模板的孔径和沉积电压与纳米线形貌和磁性的关系。

结果说明，所制备的Fe纳米线为〔111〕和〔211〕的多晶构造。

直径与所使用模板的孔径一致，外加磁场沿纳米线方向比垂直纳米线方向的矫顽力大，而且，随着所用模板孔径的增加，纳米线的直径增加，长径比减小，导致形状各向异性能减小，因而矫顽力和剩磁都随之降低。

沉积电压对纳米线的长度和外表形貌都有重要影响，沉积电压为-1.1V时，Fe纳米线外表最光滑而且此时纳米线比拟长，矫顽力出现最大值，上述结果说明纳米线的磁性不仅受长径比的影响还受其外表形貌的影响。

第三章多孔阳极氧化铝模板的制备与表征AAO模板在纳米材料、功能材料等领域已被广泛研究和应用。

尤其是高度有序AAO模板，更是引起人们的极大兴趣和广泛关注。

为了获得高度有序的AAO 模板，我们将在本章系统的研究AAO模板的制备，并对制得的AAO模板进行表征与研究。

3.1 多孔阳极氧化铝模板的制备过程3.1.1 实验药品及仪器AAO模板是将金属铝片放在适当的电解液中通过阳极氧化制得的。

因此，制备有序AAO模板的材料、电解液，以及阳极氧化前进行的预处理，对制得的AAO 模板的有序度影响很大。

铝基片：高质量的铝基片是获得有序多孔氧化铝模板的一个重要因素。

有序纳米孔氧化铝膜形成的“体膨胀应力”模型认为，多孔氧化铝膜生长过程中，由体积膨胀产生的机械应力导致孔的有序化。

因此，选择铝基片应尽可能满足以下几个条件：铝的结构、成分单一；内部无机械应力；表面粗糙度低。

这样才能尽可能消除生长过程中的局部体积膨胀和应力分布不均，以便生成有序面积较大的多孔氧化铝膜。

我们选用的多晶铝箔厚度为0.15mm和0.30mm，宽度为150mm，纯度>99.999%(北京有色金属研究院提供)。

电解液：电解液的质量也是影响氧化铝膜有序性的重要因素。

电解液中的杂质离子将对阳极氧化膜产生不同程度的影响，特别是氯离子将会使氧化膜疏松、粗糙，产生局部腐蚀，严重时甚至不能成膜。

我们使用电阻率为15M cmΩ⋅的去离子水作为溶剂，分别使用分析纯的磷酸、硫酸和草酸作为电解质。

磷酸、硫酸、草酸电解液的浓度分别为0.21mol L-⋅。

⋅和0.41mol L-⋅、0.31mol L-恒温系统：保持制备过程中温度恒定是获得有序多孔氧化铝膜的另一重要因素。

我们在制备过程中通过冰水浴、转子和磁力搅拌器来维持阳极氧化过程中的恒温要求；在去氧化层时用北京长风HW.SY11-KP4型水域加热锅来进行水域加热。

电源系统：北京先导XD17110A-120型和上海冠威电器厂生产的GPRS10H50型的连续可调直流稳压电源。