一种阳极氧化铝模板上沉积钴的制备方法与流程

本发明属于沉积钴的方法技术领域，具体涉及一种阳极氧化铝模板上沉积钴的制备方法。

背景技术：

随着社会经济的发展和各种新技术的不断涌现，阳极氧化铝膜慢慢进入人们的视野。与其它模板相比，阳极氧化铝膜在耐腐蚀性、高温高压、高化学稳定性等方面具有优异的性能，这些特殊的结构特点和它独特的功能特性，使它成为制备高度有序纳米材料的主要模板。

在过去的几十年里，人们对电沉积金属的关键技术进行了大量的研究。主要包括氧化部分和沉积部分。为了得到高度有序的阳极氧化铝多孔结构，人们通过控制并完善自组织过程，对金属铝的阳极氧化条件进行了大量的研究，例如氧化电压、氧化电流、电解液种类、电解液浓度、温度、ph值、表面预处理等。

在电解液中，通常使用的酸是草酸、硫酸和磷酸，像铬酸、硼酸等也被用来制备氧化铝模板，但是制备出的氧化铝模板有序性不高。硫酸阳极氧化法成本低廉，废水处理容易，所得氧化膜透明度高，活性高，易于着色，且具有优异的耐蚀性和耐磨性。通常是在包含2-3％的草酸电解液，采用通直流电或交流电的方法进行阳极化。所以获得的膜层通常较厚，可达60μm。透明淡黄色的草酸氧化膜具有良好的耐光性、硬度、耐磨性和耐蚀性，这些都比硫酸膜性能好。但这种方法成本过高、电耗较大。因此，工业上草酸氧化常用的方法为直流叠加电解法。除去草酸，其他有机羧酸溶液中的阳极氧化比较少见，这大概与有机羧酸本身的性质有关。与无机酸相比，有机羧酸的酸度相对较低，多数羧酸难溶于水。因此，虽然有机羧酸类型很多，但很少适用于阳极氧化工艺。

技术实现要素：

本发明主要提供了一种阳极氧化铝模板上沉积钴的制备方法，对纳米钴的沉积量达到最大化，沉积钴质量优，稳定性高。其技术方案如下：

一种阳极氧化铝模板上沉积钴的制备方法，包括以下步骤：

(1)对纯铝表面进行清洗、除油、除膜处理；

(2)将纯铝放入氧化液中进行一次恒压阳极氧化；

(3)冲洗氧化后的铝材，将铝材浸泡在由磷酸、三氧化铬、水组成的除膜液中进行去膜处理；

(4)取出铝材，清洗完成后进行二次阳极氧化；

(5)将氧化后的铝材放入扩孔溶液中进行扩孔处理；

(6)将处理后的铝材放入钴盐溶液中沉积钴。

优选的，步骤(1)中使用碱液对纯铝表面除膜处理。

优选的，步骤(2)中所述氧化液为丙二酸，丙二酸氧化液浓度为1.0-2.0mol/l。

优选的，步骤(2)中氧化时间为1-4h，氧化温度为10-20℃，氧化电压为60-140v。

优选的，步骤(3)中每升除膜液中含有10-25g三氧化铬、10-35ml磷酸，余量为水，去膜浸泡时间为0.5-6h，温度为50-90℃。

优选的，步骤(4)中清洗时间为5-10min，二次阳极氧化条件与一次阳极氧化条件相同。

优选的，步骤(5)中扩孔溶液为磷酸溶液，扩孔时间小于3min。

优选的，步骤(6)中钴盐为0.4mol/l硼酸和0.1-0.5mol/l乙酸钴组成的混合溶液，沉积钴的扫描速率为0.005-0.02v/s。

在少数有机羧酸中丙二酸是可适用阳极氧化过程的。其氧化膜的生长电压较高，能达140v左右，且其单元尺寸较大，达300nm左右，适用于电化学沉积。

采用上述方案，本发明具有以下优点：

本发明方法中沉积步骤仍然保持了aao膜的纳米多孔结构，aao膜较为稳定并且沉积后的氧化膜能够提供高电子转移的功能，其合成的产物有较高的稳定性，改善了纤维表面形貌，它弥补了表面缺陷，并且具有一定的装饰性能，可以满足许多应用的技术要求。

丙二酸孔径大易于沉积，在一定浓度的丙二酸溶液中采用多次阳极氧化法，为大孔径aao模板的产业化应用提出了一条可行的途径。

附图说明

图1、图2为不同倍镜下实施例1制备的沉积钴表面电镜扫描图；

图3为实施例1制备的沉积钴样品的孔径分布图。

具体实施例

以下实施例中的实验方法如无特殊规定，均为常规方法，所涉及的实验试剂及材料如无特殊规定均为常规生化试剂和材料。

实施例1

本实施例阳极氧化铝模板上沉积钴的制备方法如下：

(1)纯铝表面预处理工序：将纯铝材依次进行剪裁、清洗、除油、碱液除膜处理；

(2)将步骤(1)预处理的纯铝放入配置好的质量分数为1.0mol/l的丙二酸溶液进行阳极氧化，相关参数为时间4h，温度10℃，电压140v；

(3)一次阳极氧化处理的纯铝降压除去阻挡层之后，自来水冲洗，超声清洗5min，之后浸泡在除膜液中，除膜液是由磷酸、三氧化铬组成，其中每升除膜液含10g三氧化铬、10ml磷酸，余量为水，浸泡时间5h，温度60℃进行去膜处理；

(4)经步骤(3)处理的铝片取出后，清水超声清洗10min；一次氧化后的纯铝进行二次阳极氧化，条件与一次阳极氧化相同；

(5)将氧化后的铝材放入扩孔溶液中浸泡1min进行扩孔处理，用蒸馏水冲洗并在阴凉处避光自然晾干；

(6)将处理后的铝材0.02v/s的扫描速率在钴盐溶液中沉积钴。

实施例2

本实施例阳极氧化铝模板上沉积钴的制备方法如下：

(1)纯铝表面预处理工序：将纯铝材依次进行剪裁、清洗、除油、碱液除膜处理；

(2)将步骤(1)预处理的纯铝放入配置好的质量分数为1.0mol/l的丙二酸溶液进行阳极氧化，相关参数为时间1h，温度20℃，电压60v；

(3)一次阳极氧化处理的纯铝降压除去阻挡层之后，自来水冲洗，超声清洗5min，之后浸泡在除膜液中，除膜液是由磷酸、三氧化铬组成，其中每升除膜液含25g三氧化铬、35ml磷酸，余量为水，浸泡时间6h，温度90℃进行去膜处理；

(4)经步骤(3)处理的铝片取出后，清水超声清洗5min；一次氧化后的纯铝进行二次阳极氧化，条件与一次阳极氧化相同；

(5)将氧化后的铝材放入扩孔溶液中浸泡1min进行扩孔处理，用蒸馏水冲洗并在阴凉处避光自然晾干；

(6)将处理后的铝材0.005v/s的扫描速率在钴盐溶液中沉积钴。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明属于沉积钴的方法技术领域，具体涉及一种阳极氧化铝模板上沉积钴的制备方法，该方法具体包括以下步骤：(1)对纯铝表面进行清洗、除油、除膜处理；(2)将纯铝放入氧化液中进行一次恒压阳极氧化；(3)冲洗氧化后的铝材，将铝材浸泡在由磷酸、三氧化铬、水组成的除膜液中进行去膜处理；(4)取出铝材，清洗完成后进行二次阳极氧化；(5)将氧化后的铝材放入扩孔溶液中进行扩孔处理；(6)将处理后的铝材放入钴盐溶液中沉积钴。本发明方法制备出的纳米钴的沉积量达到最大化，沉积钴质量优，稳定性高。

技术研发人员：马迪;闾雪娇;陆佳丽;李树白;于冬梅
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：2019.03.27
技术公布日：2019.07.05