[发明专利]一种阳极氧化铝膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种阳极氧化铝膜及其制备方法和应用。本发明的阳极氧化铝膜的制备方法包括以下步骤：将硝酸‑乙醇‑水混合溶液作为电解液，铝片作为阳极，进行阳极氧化，即得阳极氧化铝膜。本发明的阳极氧化铝膜兼具阻挡型阳极氧化铝膜和多孔型阳极氧化铝膜两者的优点，且其制备操作方便、工艺简单、可靠性好、重复性好，可以用于覆铜导电陶瓷基板、负载型催化剂等领域。

技术领域

本发明涉及氧化铝膜材料技术领域，具体涉及一种阳极氧化铝膜及其制备方法和应用。

背景技术

铝在电解液中进行阳极氧化可以形成两种不同类型的阳极氧化铝膜：阻挡型阳极氧化铝膜和多孔型阳极氧化铝膜。阻挡型阳极氧化铝膜通常是在偏中性的电解液中形成，具有致密无孔、机械强度高、耐腐蚀性好等特点，是一种耐磨、耐腐蚀的绝缘材料，在航空、建筑、电子等众多领域得到了广泛应用。多孔型阳极氧化铝膜具有类蜂巢结构，由六边形结构单元密堆积排列而成，每个结构单元包含一个圆形孔洞，表面开孔，与铝基相连的背面为致密而厚度较薄的阻挡层。多孔型阳极氧化铝膜通常具有规则的纳米孔洞阵列，其孔洞尺寸可调，膜厚度可控，可以作为模板材料来合成各种功能性纳米材料，其本身也可以作为功能材料应用于过滤、传感器、催化载体等众多领域。

然而，无论是阻挡型阳极氧化铝膜，还是多孔型阳极氧化铝膜，在实际使用过程中均存在明显的局限性。阻挡型阳极氧化铝膜的机械强度高，且耐磨耐腐蚀，但由于其本身无孔洞，比表面积较小，难以作为催化载体或功能性材料使用。多孔型阳极氧化铝膜的比表面积较大，且具有均匀的孔洞结构，但化学稳定性较差、机械强度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阳极氧化铝膜及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种阳极氧化铝膜的制备方法包括以下步骤：将硝酸-乙醇-水混合溶液作为电解液，铝片作为阳极，进行阳极氧化，即得阳极氧化铝膜。

优选的，一种阳极氧化铝膜的制备方法包括以下步骤：将硝酸-乙醇-水混合溶液作为电解液，进行过电化学抛光的铝片作为阳极，进行阳极氧化，再将进行过阳极氧化的铝片放入氯化铜水溶液中进行浸泡，即得阳极氧化铝膜。

进一步优选的，一种阳极氧化铝膜的制备方法包括以下步骤：

1)将铝片作为阳极，石墨板作为阴极，在高氯酸和乙醇混合溶液中进行恒定电压电化学抛光，得到进行过电化学抛光的铝片；

2)将进行过电化学抛光的铝片作为阳极，石墨板作为阴极，硝酸-乙醇-水混合溶液作为电解液，进行阳极氧化，再将进行过阳极氧化的铝片放入饱和氯化铜水溶液中进行浸泡，即得阳极氧化铝膜。

优选的，所述铝片的纯度≥99.99％。

优选的，所述铝片用无水乙醇和去离子水进行过清洗。

优选的，所述硝酸-乙醇-水混合溶液由浓度0.25mol/L～0.35mol/L的硝酸水溶液和乙醇按照体积比0.20:1～0.25:1混合制成。硝酸-乙醇-水混合溶液作为电解液制备的阳极氧化铝膜兼具阻挡型阳极氧化铝膜和多孔型阳极氧化铝膜的结构特点，而常用的草酸、硫酸以及磷酸电解液体系均无法达到该效果。

优选的，所述阳极氧化的过程为：控制升压速度为0.1V/s～0.5V/s进行线性升压将阳极氧化电压从0升至400V～600V，再恒定电压30min～60min。通过缓慢的线性升压来施加阳极氧化电压，配合使用低温硝酸-乙醇-水混合电解液可以在较高阳极氧化电压下进行铝的阳极氧化而不出现阳极氧化膜的燃烧或击穿现象。

优选的，所述阳极氧化在-15℃～-20℃下进行。

优选的，步骤1)所述高氯酸、乙醇的体积比为0.3:1～0.5:1。

优选的，步骤1)所述高氯酸和乙醇混合溶液的温度为0℃～5℃。