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金属纳米多孔膜的制备-单通AAO模板应用

Time:2017-8-31 Author:深圳拓扑精膜

单通AAO模板应用——金属纳米多孔膜的制备

一般来说,AAO模板主要用于纳米线的制备,这里我们介绍一个用AAO模板制备可调的另外一类纳米结构,纳米孔——纳米线阵列的反结构。



图1.(a)纳米孔(左)和纳米线(右)结构示意图。(b)Ni纳米多孔膜制备流程示意图:Au膜沉积(I),PMMA填充(II),模板去除(III),Ni电化学沉积(IV),PMMA去除(V)。

        对于超级电容器来说,电极的比表面积越大越有利于电容器性能的提高。因此,人们通过采用一维纳米结构(纳米线、纳米管)来提高电极材料的比表面积。然而,这种纳米结构存在两个严重缺点,一是当结构的长径比较大时就会发生团聚现象,二是结构的机械性能较差。

        AAO模板具有可调的纳米结构,它可以说是纳米线阵列的反结构(如图1a所示),具有高比表面的同时,又有较大的机械强度,而且,孔的长径比越大,膜越厚,机械强度越大,而且不存在团聚的问题。然而,AAO的材质是不导电的,所以无法直接用作超级电容器的电极。不过,通过模板结构的转印,就可以采用单通AAO模板制备出金属纳米多孔模板,这种金属模板的结构与AAO相同,只是原来氧化铝的位置被导电金属取代了。2014年,Huaping Zhao等采用高分子填充结合电化学沉积,成功实现了这种转移,首先在单通AAO表面沉积一层Au薄膜,然后涂覆PMMA,使PMMA填充到AAO的孔道中,接着将AAO去除,就得到了PMMA纳米线阵列,之后通过直流电化学沉积法,以所镀的Au多孔膜为电极,制备Ni纳米多孔膜,在此过程中,Ni填充了PMMA纳米线阵列的空隙位置,即原来AAO所占的位置。

        他们所用的单通AAO以及所制备的Ni纳米多孔膜如图7所示。所用的AAO孔结构为四方结构,这是因为它是通过纳米压印预制凹坑制备的,他们也在文中提到这种排列的AAO的孔隙率不如六角密排的高,其实,不需要采用纳米压印,而采用传统的两步氧化法制备的短程有序的单通AAO即可获得更大的比表面积,而且可以很容易地获得面积超过一百平方厘米的AAO模板。他们制备的Ni纳米多孔膜的厚度达到了8.4μm。

 参考文献:

Adv. Mater. 2014, 26, 7654–7659


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