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水从多孔氧化铝模板纳米孔道中蒸发速率的研究

焦津  
【摘要】:由于纳米材料独特的物理和化学性质,近年来其研究得到了越来越多的关注。随着研究的深入,纳米材料在催化、滤光、医药和磁存储介质等方面都展现出了广阔的应用前景。现在人们的注意力已由单一纳米结构性质的探索,逐步转移到如何制备纳米材料上。因此,各种不同的纳米材料制备技术和方法也不断出现,具备新型结构的纳米材料也不断问世。 多孔阳极氧化铝膜以高度有序的多孔结构、可控孔径和优良的形态结构等特点在纳米科学和技术领域引起广泛的关注。多孔阳极氧化铝模板具有很多特性,它的制备工艺简单而且价格低廉,在纳米材料制备方面具有广泛的应用前景。 在8℃、0.3mol/L浓度的草酸电解液中,采用二次阳极氧化法在高纯度铝箔上制备了多孔阳极氧化铝模板,氧化电压恒定为40V。用环境扫描电镜观察模板的表面形貌。通过对比一次氧化法和二次氧化法制备的模板形貌,可以发现二次阳极氧化法制备的模板质量更高,多孔结构更为有序。除去一次氧化膜后,会在铝基底上留下比较有序的凹坑阵列,使二次氧化后形成的氧化膜多孔结构更为有序。用磷酸溶液除去氧化铝模板的阻挡层,就可以得到双通的模板,通过调整磷酸溶液腐蚀的时间,可以控制模板孔径的大小,模板的纳米孔径以50-80纳米时较为合适。 通过对氧化铝模板表面浸润性的研究发现,氧化铝模板表面是亲水性的。经过疏水处理后,发现氧化铝模板的接触角明显增大,这是因为疏水处理后,氧化铝模板表面会形成一层有机分子层,使接触角变大。通过疏水处理前后氧化铝模板表面形貌的对比,发现模板表面的有机分子层很薄,对模板的表面形貌几乎没有影响。通过对氧化铝模板毛细现象的研究,发现水可以通过毛细作用从模板的下表面到达模板的上表面,离子也可以通过模板的纳米孔道进行扩散。 通过专门的实验来测量水从氧化铝模板中的蒸发量,结果发现水从氧化铝模板中的蒸发速率比从自由液面的蒸发速率快得多,而模板经过疏水处理后,水从氧化铝模板中的蒸发速率变得更快,具体的原因还需要进一步的研究。


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