基于AAO模板交流電制備銅納米線及載Cu多孔膜抗菌性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、一維結(jié)構的銅納米線由于具有較高的導電率,在納米電子器件、生物傳感器等方面具有巨大的應用前景而備受人們的關注。如何制備尺寸均勻、可控,分散性好的銅納米線是其工業(yè)化應用進程中亟待解決的問題。多孔氧化鋁膜模板(AAO)具有納米級孔洞,孔徑可控,孔道間相互獨立,成為制備銅納米線的首選模板;交流電沉積技術操作簡便,不需要對模板進行繁雜的預處理,即可較好地制備銅納米線。因此,研究高質(zhì)量的AAO模板的制備工藝,以及交流電沉積銅納米線的條件是本文的重點

2、。
  制備AAO模板的最佳工藝條件:硫酸濃度0.5mol/L,溫度0℃,采用恒定電流密度1.4A/dm2二次陽極氧化時間3h;草酸濃度0.3mol/L,溫度0~5℃,采用恒定電壓45V二次陽極氧化時間4h;磷酸濃度0.4mol/L,溫度0~5℃,采用恒定電壓100V二次陽極氧化時間4h。采用SEM、XRD、EDS以及電渦流測厚儀對AAO模板形貌、結(jié)構進行表征和分析,結(jié)果表明:氧化膜為非晶態(tài)的γ-Al2O3,具有致密排列的六邊形多

3、孔結(jié)構,孔道與基體表面垂直。硫酸系AAO模板孔徑50nm,孔密度3.6×1011個/cm2,膜厚32μm;草酸系AAO模板孔徑100nm,孔密度1.5×1011個/cm2,膜厚20μm;磷酸系AAO模板孔徑130nm,孔密度2.4×1010個/cm2,膜厚16μm。
  工藝條件對AAO模板的影響:在預處理階段,高溫退火一定程度上有利于提高鋁片的結(jié)晶度取向,但是對AAO模板的形貌影響有限;電化學拋光使得鋁表面呈現(xiàn)鏡面效果,對AAO

4、模板的孔洞排列有序性有影響。在陽極氧化階段,氧化電壓決定了AAO模板孔洞的大小,隨著氧化電壓增大,孔徑增大,孔密度減小,反之亦然;氧化電流密度與AAO模板的形成效率有關,0.8~1.4A/dm2的氧化電流密度可縮短膜孔形成時間,增加膜厚;另外,多孔氧化膜的厚度還與氧化時間成正比,但最終會達到極限厚度。后期的擴孔處理對AAO模板質(zhì)量有較大的修飾作用,本實驗均采用室溫下5%H3PO4擴孔處理AAO模板30min,可以擴大孔徑,使膜孔形狀趨于

5、規(guī)則。
  采用交流電沉積技術沉積組裝Cu納米線。電沉積的電鍍液配方:CuSO4·5H2O20~120g/L,H3BO320g/l,MgSO4·7H2O20g/L,H2SO4適量,用于調(diào)節(jié)電解液pH=2.0。交流電沉積工藝參數(shù):交流電頻率50~100Hz,交流電電壓10V,室溫條件下交流電沉積20min。本實驗均較成功地制備出Cu納米線。
  采用SEM、TEM、XRD以及EDS對銅納米線的形貌、物相結(jié)構以及成分進行表征和分

6、析,結(jié)果表明:各酸系Cu納米線的直徑與其相應的模板孔徑相當,硫酸系Cu納米線的直徑約50nm,長度2.5μm;草酸系Cu納米線的直徑約90nm,長度4μm;磷酸系Cu納米線的直徑約100nm,長度1μm。采用EDS和XRD分析了組裝在AAO模板中的物質(zhì)為金屬銅,沿著Cu(111)晶面擇優(yōu)生長。探討了交流電制備Cu納米線的形成機理。電解液濃度、交流電電壓和沉積時間對Cu納米線沉積效果都有較大的影響。
  采用抑菌圈法和菌落計數(shù)法測試

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