多孔阳极氧化铝形成机理的研究

《多孔阳极氧化铝形成机理的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、博士论文多孔阳极氧化铝形成机理的研究摘要通过阳极氧化方法制备的阳极氧化铝(Anodicaluminumoxide，AAO)薄膜分为壁垒型(Barrieranodicaluminamembrane，BAAM)和多孔型(Porousanodicaluminamembrane，PAAM)两种。有关PAAM的形成机理已经研究了50多年，传统理论认为“酸性场致溶解”是氧化膜表面孔洞产生_手n-fL道发展的主要原因，但是“酸性场致溶解”理论对PAuMVI的六棱柱元胞和半球形底部结构无法做出合理解释。通常情况下，BA_A_Ivl是在中性电解液中形成的，而PA,Mt

2、M是在酸性(如磷酸、草酸等)电解液中形成的，传统理论认为BbMdVI和PAL,,MVl的生长机制不同。铝在进行阳极氧化时，存在电解液／氧化物(E／Oxide)和氧化物／A1(Oxide／A1)两个界面，传统理论认为／3AAM是在这两个界面同时生长的，而PAAM是在氧化物，A1界面上生长，而在电解液／氧化物界面发生“酸性场致溶解”导致孔洞的形成和加深。’本课题研究了阳极氧化铝(AAO)的形成机制，认为PAAM和BAAM的形成有必然的内在联系。本文首先在壁垒型氧化膜的电解液中研究了BAAM的形成过程，而后又在多孔型的酸性电解液中研究了PAAM的形成过程，

3、总结它们之间的区别和联系。最后将两种电解液混合，在这种混合的电解液中对铝阳极进行氧化，结果在BAAM中找到了类似PAAM的多孔孔道；铝在典型的多孔型电解液中阳极氧化得到了完全的BAAdYI，从实验事实上找到了BAAM与PAAM的内在联系。在此基础上，对PAAM提出了新的生长模型和形成机理：认为PAAdVl规则孔道是“氧气气泡模具效应(Oxygenbubblemouldeffect，OBME)”的结果，这个观点目前尚未见文献报道；PAAM孔壁的生长方式也不同于传统理论j对传统的“酸性场致溶解”理论进行了修正：对阳极氧化v_t曲线进行了全新的诠释；对传统

4、理论难以解释的六棱柱的元胞结构、孔道底部半球形结构进行了合理解释，并找到了相应的实验证据：对近年来国内外研究十分热门的多孔型氧化膜“自组织过程”的本质进行了探讨。最后为了验证本文提出的“氧气气泡模具效应”，在不同气压下进行了对比验证：又通过添加合适的还原剂将氧气吸收，结果证明“氧气气泡模具效应”随之减弱或者消失。本文提出的“氧气气泡模具效应”对当今十分热门的其他多孔阳极氧化物(例如多孔氧化硅、多孔氧化钛、多孔氧化钽、多孔氧化锡等)形成机理的研究将有很大的启示。在PAAM中发现了有潜在应用价值的分段式孔道，为开发新型的氧化铝纳米模板和新型纳米功能材料打

5、下了理论基础。关键词：阳极氧化，形成机理，壁垒型氧化铝膜，多孔型氧化铝膜，酸性场致溶解，氧气气泡模具效应，磷酸，电解液Abstract博士论文Twoformsofanodicaluminumoxide(AA0)filmexistbyanodizationofaluminum，barrieranodicaluminamembrane(BAAM)andporousanodicaluminamembrane(PAAM)．TheformationmechanismofPAAMhasbeenstudiedextensivelyoverthelastfivede

6、cades．Traditionaltheoryclaimsthatthemainreasonfortheformationofporesanddevelopmentofchannelsisacidicelectricfield—assisteddissolution，butitcannotgiveareasonableexplanationforthestructureofhexagonalprismsandhemisphericalbottomoftheporesinPAAM．Generallyspeaking，BAAMformsinneutral

7、electrolyte．Accordingtothetraditionaltheory，PAAMformsinacidicelectrolyteanditsgrowthmechanismisindependentofthatofBAAM．Therearetwointerfacesinaluminumanodizationsystem，i．e，electrolyte／oxide(E／Oxide)interfaceandoxide／Alinterface．TraditionaltheorypresumesthatBAAMgrowssimultaneous

8、lyatthetwointerfaces，whilePAAMformsonlyatoxide／A1inter