1.一种基于抛物线方程升压的大孔间距阳极氧化铝膜的制备方法,其特征在于按照以下操作步骤:
(1)超声清洗高纯铝箔表面,化学刻蚀去除铝表面致密氧化层,得到干净铝箔;
(2)对步骤(1)得到的干净铝箔进行电化学抛光处理,使其表面光滑平整,得到抛光铝箔;
(3)以步骤(2)得到的抛光铝箔为阳极,石墨片为阴极,在电解液中进行阳极氧化,得到带有铝基底的大孔间距阳极氧化铝膜;在阳极氧化的过程中,采用基于抛物线方程进行升压,即升压速率随着时间不断减小,使得前期以较快的升压速率接近目标电压,后期以较小的升压速率维持反应电流在较低水平,保证铝片不发生烧蚀现象;
(4)将步骤(3)得到的带有铝基底的大孔间距阳极氧化铝膜,置于过饱和氯化铜溶液中刻蚀,去除铝基体,得到大孔间距阳极氧化铝膜;或者置于铬酸与磷酸混合液中刻蚀,去除阳极氧化铝膜,得到带有大孔间距凹坑的铝基体。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述超声清洗具体按照以下步骤:将铝箔先后置于去离子水、丙酮和无水乙醇中分别进行超声清洗5~15min;所述化学刻蚀具体按照以下步骤:将清洁后的铝箔在1mol/L的氢氧化钠溶液刻蚀4~8min;
步骤(2)所述电化学抛光处理具体按照以下步骤:将铝箔作为阳极置于抛光液中,抛光液为体积比1:5~9的高氯酸和乙醇混合溶液,石墨片作为阴极,在18~25V、0~5℃条件下,恒压下抛光5~10min。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述电解液为任意酸系的溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:当步骤(3)所述电解液的浓度为
0.3mol/L,具体为体积比1:0~4的草酸与乙醇混合溶液时,阳极氧化温度维持在0~6℃,阳极氧化电压范围50~250V,阳极氧化时间3~8h,制备得到的阳极氧化铝膜孔间距在100~
500nm之间;混合溶液中草酸的浓度越低,可承受阳极氧化电压越高。
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5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述抛物线方程为y=ax+bx,以时间为横轴x,电压为纵轴y,总升压时间为x升,目标电压为y目,且方程的导数为y'=2ax+b,代表升压速率,并且满足于2ax升+b=0,即当电压达到y目时,此刻的升压速率为0。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)所述铬酸与磷酸混合液中铬酸和磷酸的浓度分别为1.5wt%与6wt%,在铬酸与磷酸混合液中刻蚀的温度为60℃,刻蚀的时间为60~90min。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:将步骤(4)所得带有大孔间距凹坑的铝基体重复步骤(3)进行第二次阳极氧化,然后刻蚀,去除铝基体,得到高度有序的阳极氧化铝膜。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:将步骤(4)所得大孔间距阳极氧化铝膜浸泡在扩孔液中进行扩孔处理,根据扩孔时间的不同得到不同孔径大小的阳极氧化铝膜;所述扩孔液为5wt%磷酸溶液,扩孔处理的温度为45℃,时间为5~30min。
9.一种由权利要求1‑8任一项所述的制备方法制备得到的大孔间距阳极氧化铝膜。
10.根据权利要求9所述的大孔间距阳极氧化铝膜在自清洁、抗菌、光催化、传感器等领域中都有应用。