專利名稱：一種陽極夾持器及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種陽極夾持器及其應用，屬于納米技術與精密工程領域。
背景技術：
多孔陽極氧化鋁模板(anodic aluminum oxide，AA0)是高純鋁片經過陽極氧化而 自組織生成的納米多孔膜，其結構特點是模板上的納米孔呈六角柱形排列，孔洞大小均一、 排列有序、分布均勻、孔與孔之間獨立，是制備納米陣列材料的最有效的模板之一，在納米 復制、催化劑載體、分離過濾等方面也具有廣泛的應用前景。關于多孔陽極氧化鋁模板方面的研究很多，大多數制備多孔陽極氧化鋁模板的方 法都是采用硫酸、草酸或磷酸的水溶液作為電解液，在不同的電解液濃度、反應溫度、反應 時間、陽極氧化電壓下進行恒壓的二次陽極氧化。然而傳統(tǒng)的陽極氧化鋁模板的制備方法 多采用的是恒壓陽極氧化法，制備的模板面積較小，陽極氧化反應時間較長，制備效率不 高。當制備大面積的陽極氧化鋁模板時，電壓的直接輸入容易將鋁片擊穿。在期刊名稱為《納米技術和精密工程》的2008年9月的第6卷第5期中的《逐步 升壓法制備大面積小孔徑陽極氧化鋁模板》中公開了一種逐步升壓法，該方法是在酸性電 解液中制備高度有序的大面積陽極氧化鋁模板，所得模板的孔徑與傳統(tǒng)恒壓法相比要小很 多。然而該逐步升壓法一次只能制備一片模板，且所得模板的面積不可控。此外，現有的陽極氧化裝置通常是在同一片高純鋁片上只能制備出一片單面的或 雙通的陽極氧化鋁模板，而在同一套裝置中制備不同面積的模板和一次反應制備多片陽極 氧化鋁模板的問題仍然有待解決。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了克服現有技術中不能通過一次反應制備多片、面積可控的陽極氧化鋁 模板的缺陷，將逐步升壓法與本發(fā)明的陽極夾持器相結合，克服了這些問題。本發(fā)明是通過以下技術方案克服這些問題的本發(fā)明提供了一種陽極夾持器，包括第一夾持板、第二夾持板和槽體，在所述第一 夾持板上設有至少一個第一窗體，所述第一夾持板和所述第二夾持板之間設有槽。當所述第一夾持板上設有一個第一窗體時，所述槽與所述第一窗體相連通；當所 述第一夾持板上設有兩個或兩個以上第一窗體時，所述槽與這些第一窗體均相連通。在制 備陽極氧化鋁模板時將高純鋁片放置在所述槽內?？梢愿鶕枰O計這些第一窗體的個數和形狀。這些第一窗體的個數可以是但不限制于1、2、3或4等。這些第一窗體的形狀可以是但不限制于圓形、方形、星形、菱形或三角形等。當所述第一夾持板上設有一個第一窗體時，一次只能制備一片陽極氧化鋁模板， 當所述第一夾持板上設有多個第一窗體時，一次可以制備多個陽極氧化鋁模板，即第一窗 體的個數決定了一次可以制備的陽極氧化鋁模板的個數。
所述第一夾持板和所述第二夾持板之間設有內置電極連接線，所述內置電極連接線的一端內置于所述第一夾持板和所述第二夾持板之間設有的槽內，而所述內置電極連接 線的另一端連接電源。所述第一夾持板和所述第二夾持板通過第一緊固元件固定。所述第二夾持板覆在 所述槽體上并通過第二緊固元件將所述第二夾持板與所述槽體固定。在本發(fā)明的一個實施例中，所述第二夾持板上設有與所述第一夾持板上設有的第 一窗體相對的、且形狀相同的第二窗體。所述第二窗體是在制備雙通陽極氧化鋁模板時用于去除模板背面未反應的鋁層。 當發(fā)生陽極氧化反應的窗體(即第一窗體)尺寸小于或等于用于去除未反應的鋁層的窗體 (即第二窗體)的尺寸時，在去除鋁基底時，所制備的陽極氧化鋁膜就會脫落，為了克服這 一問題，本發(fā)明將所述第二窗體的尺寸設計成略小于所述第一窗體的尺寸，使得制備所得 的陽極氧化鋁膜不易脫落。這應該理解為可以根據需要調節(jié)所述第二窗體的個數。例如，當需要一次性制備 兩個圓形的單面陽極氧化鋁模板和一個方形的雙通陽極氧化鋁模板時，那么選用的陽極夾 持器需要在第一夾持板上設有三個第一窗體，其中，兩個第一窗體為圓形，一個第一窗體為 方形，而在第二夾持板上，與所述方形的第一窗體相對應的位置需設有一個尺寸略小的方 形的第二窗體。優(yōu)選，所述槽體設有入水口和出水口，所述入水口和所述出水口與可控溫度的循 環(huán)水泵連接以構成控溫系統(tǒng)。優(yōu)選，所述第一窗體各自的形狀和尺寸可以相同也可以不同；所述第一夾持板和 所述第二夾持板之間設有的槽中設有兩個密封圈。本發(fā)明還提供了所述陽極夾持器的應用，即將其用于制備陽極氧化鋁模板，所述 應用方法具體包括以下步驟(1)將高純鋁片裁剪成與槽相同的尺寸，然后對所述高純鋁片進行預處理，所述高 純鋁片的純度不小于99. 999% ；所述預處理是常規(guī)的超聲清洗、高溫退火、電化學拋光等；(2)將預處理后的高純鋁片安裝于本發(fā)明陽極夾持器的第一夾持板和第二夾持板 之間設有的槽中，并使內置電極連接線內置于所述槽內的一端與所述高純鋁片相連，所述 內置電極連接線的另一端與電源的正極相連，所述第一夾持板與所述第二夾持板通過第一 緊固元件固定，所述第二夾持板覆在所述槽體上并通過第二緊固元件將所述第二夾持板與 所述槽體固定。(3)將固定的所述第一夾持板、所述第二夾持板以及所述槽體置于用于陽極氧化 反應的裝有電解液的電解池指定位置，進行陽極氧化反應，得到單面陽極氧化鋁模板。其中，所述電解液是酸性水溶液，所用酸性水溶液是硫酸、磷酸、草酸、乙酸和檸檬 酸中的一種或多種的混合水溶液；所用酸性水溶液優(yōu)選是草酸與乙酸的混合水溶液，其中， 草酸與乙酸的摩爾比優(yōu)選為2 (0. 1-0. 3)。在本發(fā)明的實施例中，所用草酸水溶液的濃度 為0. 4mol/L，所用乙酸水溶液的濃度為0. lmol/L。所述陽極氧化反應是采用階梯升壓二次陽極氧化法進行，即進行一次陽極氧化之 后，去除形成的一次氧化膜，再進行二次陽極氧化；其中，所述一次陽極氧化是每隔30-240S升高1_5V電壓，直到電壓升高到反應所需的電壓為止，然后在所需電壓下進行恒壓陽極氧化；所述恒壓優(yōu)選為25-60V，所述一次陽極氧 化的時間優(yōu)選為l_3h ；所述一次氧化膜的去除是將所得陽極氧化膜置于氏 04和!12(>04的混合水溶液中， 在70-80°C下浸泡l_2h ；優(yōu)選，按H3PO4和H2CrO4的混合水溶液的總質量為基礎計算，H3PO4 的質量百分比濃度為5-6%，H2CrO4的質量百分比濃度為1. 8-2. 0% ；所述二次陽極氧化的反應條件及步驟與一次陽極氧化相同，所述二次陽極氧化的 時間為I-IOh。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，在步驟(3)之后還包括將所述第一夾持板和所 述第二夾持板進行調換，再將所述第一夾持板與所述槽體固定，進行未反應的鋁層的去除 和阻擋層的去除，得到雙通陽極氧化鋁模板。其中，所述未反應的鋁層的去除是在HClO4與CuCl2W飽和水溶液的混合水溶液中 進行，優(yōu)選，按HClO4與CuCl2的飽和水溶液的混合水溶液的總質量為基礎計算，HClO4的質 量百分比濃度為5-10%。所述阻擋層的去除是用H3PO4的水溶液進行，優(yōu)選，按H3PO4的水 溶液的總質量計算，H3PO4的質量百分比濃度為5-8%。根據需要，還可以對所得的陽極氧化鋁模板進行擴孔處理；所述擴孔處理是在磷 酸或草酸的水溶液中進行，優(yōu)選，按磷酸或草酸的水溶液的總質量為基礎計算，磷酸或草酸 的質量百分比濃度為5%。所述擴孔處理的溫度優(yōu)選為20-25°C。所述擴孔處理的時間為 20-30min。本發(fā)明的陽極夾持器是采用階梯升壓陽極氧化法，通過調節(jié)陽極夾持器的窗體大 小、形狀和數量，通過一次反應制備出面積和數量可控的單面或雙通陽極氧化鋁模板，大大 提高了模板的可操控性，其反應時間短，制備效率高，制備得到的陽極氧化鋁模板的形狀、 面積、數量可以根據需要進行調控，使大片模板及多片模板的同時制備成為可能，此外，同 一電解池內可放入多個陽極夾持器，電解液可重復利用，有利于陽極氧化鋁模板工業(yè)化生 產的發(fā)展。


圖1為本發(fā)明實施例1的陽極夾持器示意圖；圖2為本發(fā)明實施例2的陽極夾持器示意圖；圖3為本發(fā)明實施例1或實施例2陽極夾持器的夾持板主視圖；圖4為本發(fā)明實施例3的陽極夾持器的夾持板示意圖；圖5為本發(fā)明實施例4的陽極夾持器的夾持板示意圖；圖6為本發(fā)明實施例5或實施例6的陽極夾持器的夾持板主視圖；圖7為采用本發(fā)明陽極夾持器以草酸與乙酸的摩爾比為2 0. 1為電解液所制備 的陽極氧化鋁模板的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；圖8為采用本發(fā)明陽極夾持器以草酸與乙酸的摩爾比為2 0.2為電解液所制備 的陽極氧化鋁模板的SEM圖；圖9為采用本發(fā)明陽極夾持器以草酸與乙酸的摩爾比為2 0.3為電解液所制備 的陽極氧化鋁模板的SEM圖；圖10為采用本發(fā)明陽極夾持器通過一次氧化反應得到的四個圓形陽極氧化鋁模板的效果圖。附圖標記說明A-第一窗體；B-第二窗體；1-第一夾持板；2-第二夾持板；3-槽體；4-入水口 ；5-出水口 ；6-內置電極連接線；7-密封圈；8-密封圈；9-槽；10-螺釘； 11-螺釘。
具體實施例方式以下結合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術特征和優(yōu)點作更詳細的說明。如圖1所示，本發(fā)明的陽極夾持器包括第一夾持板1、第二夾持板2和槽體3，在第 一夾持板1上設有至少一個第一窗體A，第一夾持板1和第二夾持板2之間設有槽9。當第一夾持板1上設有一個第一窗體A時，槽9與所述第一窗體A相連通；當第一 夾持板1上設有兩個或兩個以上第一窗體A時，槽9與這些第一窗體A均相連通；當第一夾持板1上設有一個第一窗體A時，一次只能制備一片陽極氧化鋁模板；當 第一夾持板1上設有多個第一窗體A時，一次可以制備多片陽極氧化鋁模板；即第一夾持板 1上設有的第一窗體的個數決定了一次性制備陽極氧化鋁模板的片數?？梢愿鶕枰{節(jié)這些第一窗體A的尺寸、數量和形狀，這些數量可以是但不限 制于1、2、3或4等。這些形狀可以是但不限制于圓形、方形、星形、菱形或三角形等。第一夾持板1和第二夾持板2之間設有內置電極連接線6，內置電極連接線6的一 端內置于第一夾持板1和第二夾持板2之間設有的槽9內，而內置電極連接線6的另一端 連接電源；在本發(fā)明的實施例中，第一緊固元件是螺釘10，第二緊固元件是螺釘11，即第一 夾持板1和第二夾持板2是通過螺釘10固定，第二夾持板2和槽體3是通過螺釘11固定。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在第一夾持板1和第二夾持板2之間設有的槽9中設 有保證密封性的兩個密封圈7和8。槽體3設有入水口 4和出水口 5，入水口 4和出水口 5與可控溫度的循環(huán)水泵連接 以構成控溫系統(tǒng)。如圖2、圖5所示，在第二夾持板2上設有至少一個第二窗體B，第二窗體B與第一 夾持板1上設有的第一窗體A相對且形狀相同，但第二窗體B的尺寸略小于第一窗體A的 尺寸。這應該理解為可以根據需要調節(jié)第二窗體B的個數。例如，當需要一次性制備兩 個圓形的單面陽極氧化鋁模板和一個方形的雙通陽極氧化鋁模板時，那么選用的陽極夾持 器需要在第一夾持板1上設有三個第一窗體A，其中，兩個第一窗體A為圓形，一個第一窗體 A為方形，而在第二夾持板上，與所述方形的第一窗體A相對應的位置需設有一個尺寸略小 的方形的第二窗體B。如圖4所示，當第一夾持板1上設有多個第一窗體A時，這些窗體A的形狀和尺寸 可以相同也可以不同。本發(fā)明的夾持器的應用是將其用于陽極氧化鋁模板的制備。所述的應用方法具體為如圖1，2所示，將預處理好的高純鋁片置于本發(fā)明陽極夾持器的第一夾持板1和 第二夾持板2之間設有的槽9處，并將內置電極連接線6的內置于槽9的一端有效壓于高純鋁片上，然后將四個螺絲10對角擰緊，確保密封圈7和8的密封狀況。 將第二夾持板2安裝于槽體3上，其中，第二夾持板2覆在槽體3上，并通過螺釘
11將第二夾持板2與槽體固定。 在本發(fā)明的一個實施例中，槽體3設有入水口 4和出水口 5，其中，入水口 4和出水 口 5連接可控溫度的循環(huán)水泵，使槽體3內充滿去離子水，通過控溫循環(huán)水泵控制反應的溫度。將內置電極連接線6的另一端與直流穩(wěn)壓電源的正極相連，將安裝好的陽極夾持 器置于用于陽極氧化反應的裝有電解液的電解池指定位置；鉬電極連接直流穩(wěn)壓電源的負 極，將其置于裝有電解液的電解池的指定位置，作為陽極氧化反應的陰極。然后進行陽極氧 化反應，得到單面陽極氧化鋁模板。當需要制備雙通陽極氧化鋁模板時，在制備單面陽極氧化鋁模板后，再將所得的 單面陽極氧化鋁模板反面未反應的鋁層和阻擋層去除，即可得到雙通的陽極氧化鋁模板， 具體是單面陽極氧化鋁制備完成后，從槽體3上取下第二夾持板2，清洗第一夾持板1和 第二夾持板2后，將第一夾持板1和第二夾持板2進行調換，即將第一夾持板1覆在槽體3 上，并通過螺釘11將第一夾持板1與槽體3固定，然后將固定的第一夾持板1、第二夾持板 2以及槽體3依次置于去鋁層和去阻擋層的電解池中，分別去除鋁層和阻擋層。本發(fā)明的鋁層的去除是在HClO4與CuCl2的飽和水溶液的混合水溶液中進行，優(yōu) 選，按HClO4與CuCl2的飽和水溶液的混合水溶液的總質量為基礎計算，HClO4的質量百分比 濃度為5-10%。而阻擋層的去除是在H3PO4的水溶液中進行，優(yōu)選，按H3PO4的水溶液的總質量為基 礎計算，H3PO4的質量百分比濃度為5-8%。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，還對所得的陽極氧化鋁模板進行擴孔處理。傳統(tǒng)的陽極氧化鋁模板是采用恒壓法進行的，即在陽極氧化的起始階段，將電壓 直接升高到所需的氧化電壓，然后在此電壓下進行陽極氧化，然而，采用此方法只能制備出 有效氧化面積小于2000mm2的AAO模板，超出這一面積后，AAO模板就會因陽極氧化初期電 流密度的急劇增加而將模板蝕穿，因而無法制備出更大面積的AAO模板。逐步升壓法是在陽極氧化的過程中，為了防止氧化膜不均勻和在高壓區(qū)出現電壓 擊穿而造成膜的過腐蝕而采用的階梯升壓氧化法。逐步升壓的理論基礎在于，阻擋層的厚 度與電壓成正比，當電壓升高時，阻擋層的厚度也增加，從而電阻增大；但由于膜的厚度增 加較慢，升壓時電流密度會有一個很大的波動，易將模板蝕穿；因此，必須采用逐步升壓的 方法來減小因電壓升高而產生的波動。因此，本發(fā)明的陽極氧化反應采用階梯升壓二次陽極氧化法，即進行一次陽極氧 化之后先去除形成的一次氧化膜，再進行二次陽極氧化。其中，一次陽極氧化是每隔30-240S升高1_5V電壓，直到電壓升高到反應所需的 電壓為止，然后在所需電壓下進行恒壓陽極氧化，一次陽極氧化的時間優(yōu)選為l_3h ；所述 恒壓優(yōu)選為25-60V ；本發(fā)明的一次氧化膜的去除是將所得的陽極氧化鋁模板在H3PO4和H2CrO4混合水 溶液中，在70-80°C下浸泡l_2h，其中，按混合水溶液的總重量為基礎計算，氏 04質量百分比濃度是5-6%，H2CrO4質量百分比濃度是1. 8-2. 0%。 其中，二次陽極氧化的反應條件及步驟與一次陽極氧化相同，二次陽極氧化的時 間優(yōu)選為I-IOh。實施例1選用方形窗體的陽極夾持器，該陽極夾持器在第一夾持板1上設有一個第一窗體 A(如圖1、圖3所示)，槽體3設有入水口 4和出水口 5，其中，入水口 4和出水口 5連接有 制冷功能的循環(huán)水泵，使槽體3內充滿去離子水，通過有制冷功能的循環(huán)水泵控制反應的 溫度為o°c。將99. 999%的高純鋁片剪裁成與第一夾持板1和第二夾持板2之間設有的槽9處 相同的尺寸，對高純鋁片進行超聲清洗、高溫退火、電化學拋光的預處理，并將高純鋁片安 裝在槽9處，將內置電極連接線6的內置于槽9的一端有效壓于高純鋁片上，然后將四個螺 絲10對角擰緊，確保密封圈7和8的密封狀況。通過螺釘10固定第一夾持板1和第二夾 持板2，第二夾持板2覆在槽體3上，并通過螺釘11將第二夾持板2與槽體固定。將內置電極連接線6的另一端與直流穩(wěn)壓電源的正極相連，將安裝好的陽極夾持 器置于用于陽極氧化反應的裝有電解液的電解池指定位置；鉬電極連接直流穩(wěn)壓電源的負 極，將其置于裝有電解液的電解池的指定位置，作為陽極氧化反應的陰極。以草酸與乙酸的混合水液為電解液，按照草酸與乙酸的體積比為5 1的比例混 合，所用草酸水溶液的濃度為0. 4mol/L，所用乙酸水溶液的濃度為0. lmol/L ；在5°C下，從 電壓為OV開始，每隔180s升高3V電壓，直到電壓升高到35V為止，然后在35V電壓下進行 恒壓一次陽極氧化lh。一次陽極氧化結束后，將陽極夾持器從電解液中取出后沖洗干凈，再 將其置于H3PO4和H2CrO4混合水溶液(按混合水溶液的總質量為基礎計算，H3PO4的質量百 分比濃度為5-6%, H2CrO4的質量百分比濃度為1. 8-2. 0% )中，在70_80°C下浸泡1. 5h， 去除一次氧化膜。二次陽極氧化反應時間為2h，其它反應條件及步驟與一次陽極氧化時相 同。二次陽極氧化結束后，取出鋁片，在20-25°C下，用5%草酸水溶液對生成的陽極氧化鋁 膜板進行擴孔處理，擴孔時間為20min，得到單面陽極氧化鋁膜板，孔徑為27nm。實施例2選用方形窗體的陽極夾持器，該陽極夾持器在第一夾持板1上設有一個第一窗體 A，并且在第二夾持板2上設有與第一窗體A相對的、尺寸略小但形狀相同的第二窗體B，槽 體3設有入水口 4和出水口 5，其中，入水口 4和出水口 5連接可制冷的循環(huán)水泵，使槽體3 內充滿去離子水，通過可制冷的循環(huán)水泵控制反應的溫度為25°C。(如圖2、圖3所示)。在按照實施例1的方法進行操作，但在二次陽極氧化反應結束后，從槽體3上取下 第二夾持板2，清洗第一夾持板1和第二夾持板2后，將第一夾持板1和第二夾持板2進行 調換，即將第一夾持板1覆在槽體3上，并通過螺釘11將第一夾持板1與槽體3固定，然后 將固定的第一夾持板1、第二夾持板2以及槽體3依次置于用于去除鋁層的HClO4與CuCl2 的飽和水溶液的混合水溶液(按HClO4與CuCl2的飽和水溶液的混合水溶液的總質量為基 礎計算，HClO4的質量百分比濃度為5-10%)以及用于去阻擋層的H3PO4的水溶液(按H3PO4 的水溶液的總質量為基礎計算，H3PO4的質量百分比濃度為5-8% )中，其中，當陽極氧化鋁 模板呈透明狀時視為鋁層已經去除干凈，當槽體內加有指示劑的去離子水變色時，視為陽 極氧化鋁模板的阻擋層已經去除。
然后，取出鋁片，在20_25°C下，用質量百分比濃度為5% WH3PO4水溶液對生成的陽極氧化鋁膜板進行擴孔處理，擴孔時間為30min，得到雙通陽極氧化鋁膜板，孔徑為 30nmo實施例3選用在第一夾持板1上設有兩個第一窗體A的陽極夾持器(如圖4所示)，其中， 兩個第一窗體A中的一個為圓形，另一個為三角形。按照實施例1的方法進行操作，但使用草酸與乙酸的混合水液為電解液，按照草 酸與乙酸的體積比為5 2的比例混合，所用草酸水溶液的濃度為0.4mol/L，所用乙酸水 溶液的濃度為0. lmol/L ；在10°C下，從電壓為OV開始，每隔180s升高3V電壓，直到電壓升 高到40V為止，然后在40V電壓下進行恒壓一次陽極氧化3h ；去除一次氧化膜后，二次陽極 氧化反應時間為10h，然后，取出鋁片，水洗，風干，得到兩個單面陽極氧化鋁模板，一個為圓 形，另一個為三角形，孔徑為50nm。實施例4選用在第一夾持板1上設有兩個第一窗體A，并且在第二夾持板2上設有與兩個第 一窗體分別相對、尺寸略小但形狀相同的兩個第二窗體B的陽極夾持器，其中，這兩個第一 窗體A中的一個為圓形，另一個為三角形，而且兩個第二窗體B的形狀分別與兩個第一窗體 A相對應，即與圓形第一窗體A相對的第二窗體B也為圓形，與三角形第一窗體A相對的第 二窗體B也為三角形(如圖5所示)。按照實施例3的方法進行操作，將得到的單面陽極氧化鋁模板按照實施例2的方 法進行處理，得到兩個雙通陽極氧化鋁模板，一個為圓形，另一個為三角形，孔徑均為55nm。實施例5選用在第一夾持板1上設有四個圓形第一窗體A的陽極夾持器(這些窗體的尺寸 可以相同也可以不同)(如圖6所示)。按照實施例1的方法進行操作，但以草酸與乙酸的混合水液為電解液，所用草酸 水溶液的濃度為0.4mol/L，乙酸的濃度為0. lmol/L，按照草酸與乙酸的體積比為5 3的 比例混合，在常溫下，從電壓為OV開始，每隔180S升高3V電壓，直到電壓升高到60V為止， 然后在60V電壓下進行恒壓一次陽極氧化Ih ；去除一次氧化膜后，二次陽極氧化的時間為 2h。得到四個圓形的單面陽極氧化鋁模板，孔徑均為lOOnm。實施例6選用在第一夾持板1上設有四個圓形的第一窗體A(這些窗體的尺寸可以相同也 可以不同)、并且在第二夾持板2上設有四個圓形第二窗體B的陽極夾持器、這些第二窗體 B與四個第一窗體一一對應，但這些第二窗體的尺寸比與之相對應的第一窗體的尺寸略小 (如圖6所示)。按照實施例5的方法進行操作，再將所得陽極氧化鋁模板按照實施例2的方法進 行處理，得到四個圓形的雙通陽極氧化鋁模板，孔徑均為105nm，所得四個圓形雙通陽極氧 化鋁模板如圖10所示。實施例7選用在第一夾持板1上設有九個圓形第一窗體A的陽極夾持器(這些窗體的尺寸可以相同也可以不同)。按照實施例1的方法進行操作，采用質量百分比濃度為5%的硫酸水溶液與濃度為0. 3mol/L的草酸水溶液的混合水溶液為電解液，其中，硫酸水溶液與草酸水溶液的體積 比為1 1，在0°C下，從電壓為OV開始，每隔IOOs升高IV電壓，直到電壓升高到25V為止， 然后在25V電壓下進行恒壓一次陽極氧化2h ；去除一次氧化膜后，二次陽極氧化的時間為 Sh0然后按照實施例2的方法進行操作，去除鋁層和阻擋層，得到九個圓形的雙面陽極氧化 鋁模板，孔徑約為25nm。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，對本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制性 的。本專業(yè)技術人員理解，在本發(fā)明權利要求所限定的精神和范圍內可對其進行許多改變， 修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
一種陽極夾持器，其特征在于，包括第一夾持板、第二夾持板和槽體，在所述第一夾持板上設有至少一個第一窗體，所述第一夾持板和所述第二夾持板之間設有槽，該槽與所述第一夾持板上設有的第一窗體均相連通；所述第一夾持板和所述第二夾持板之間設有內置電極連接線，所述內置電極連接線的一端內置于所述第一夾持板和所述第二夾持板之間設有的槽內，而所述內置電極連接線的另一端連接電源；所述第一夾持板和所述第二夾持板通過第一緊固元件固定，所述第二夾持板覆在所述槽體上，通過第二緊固元件將所述第二夾持板與所述槽體固定。
2.根據權利要求1所述的陽極夾持器，其特征在于，在所述第二夾持板上設有至少一 個與所述第一夾持板上設有的第一窗體相對的、且形狀相同的第二窗體；所述第二窗體的 尺寸小于所述第一窗體的尺寸。
3.根據權利要求1或2所述的陽極夾持器，其特征在于，所述槽體設有入水口和出水 口，所述入水口和所述出水口與可控溫度的循環(huán)水泵連接以構成控溫系統(tǒng)。
4.根據權利要求1或2所述的陽極夾持器，其特征在于，所述第一窗體各自的形狀和尺 寸可以相同也可以不同；所述第一夾持板和所述第二夾持板之間設有的槽中設有兩個密封 圈。
5.權利要求1至4中任一項所述的陽極夾持器的應用，其特征在于，將其用于制備陽極 氧化鋁模板。
6.根據權利要求5所述的應用，其特征在于，所述應用方法包括以下步驟(1)將高純鋁片裁剪成與槽相同的尺寸，然后對所述高純鋁片進行預處理，所述高純鋁 片的純度不小于99. 999% ；(2)將預處理后的高純鋁片安裝于所述陽極夾持器的第一夾持板和第二夾持板之間設 有的槽中，并使內置電極連接線的內置于所述槽內的一端與所述高純鋁片相連，所述內置 電極連接線的另一端與電源的正極相連，所述第一夾持板與所述第二夾持板通過第一緊固 元件固定，所述第二夾持板覆在所述槽體上，通過第二緊固元件將所述第二夾持板與所述 槽體固定。(3)將固定的所述第一夾持板、所述第二夾持板以及所述槽體置于用于陽極氧化反應 的裝有電解液的電解池指定位置，進行陽極氧化反應，得到單面陽極氧化鋁模板。
7.根據權利要求6所述的應用方法，其特征在于，所述電解液是酸性水溶液，所用酸性 水溶液是硫酸、磷酸、草酸、乙酸和檸檬酸中的一種或多種的混合水溶液；所用酸性水溶液 優(yōu)選是草酸與乙酸的混合水溶液，其中，草酸與乙酸的摩爾比優(yōu)選為2 (0.1-0.3)。
8.根據權利要求6所述的應用方法，其特征在于，所述陽極氧化反應是采用階梯升壓 二次陽極氧化法進行，即進行一次陽極氧化之后，去除形成的一次氧化膜，再進行二次陽極 氧化；其中，所述一次陽極氧化是每隔30-240S升高1-5V電壓，直到電壓升高到反應所需的電壓為 止，然后在所需電壓下進行恒壓陽極氧化；所述恒壓優(yōu)選為25-60V，所述一次陽極氧化的 時間優(yōu)選為l_3h ；所述一次氧化膜的去除是將所得陽極氧化膜置于H3PO4和H2CrO4的混合水溶液中，在 70-80°C下浸泡l_2h ；優(yōu)選，按H3PO4和H2CrO4的混合水溶液的總質量為基礎計算，H3PO4的 質量百分比濃度為5-6%，H2CrO4的質量百分比濃度為1. 8-2. 0% ；所述二次陽極氧化的反應條件及步驟與一次陽極氧化相同，所述二次陽極氧化的時間 為 I-IOh0
9.根據權利要求6所述的應用方法，其特征在于，在步驟(3)之后還包括將所述第一 夾持板和所述第二夾持板進行調換，再將所述第一夾持板與所述槽體固定，進行未反應的 鋁層的去除和阻擋層的去除，得到雙通陽極氧化鋁模板。
10.根據權利要求9所述的應用方法，其特征在于，所述未反應的鋁層的去除是在 HClO4與CuCl2的飽和水溶液的混合水溶液中進行，優(yōu)選，按HClO4與CuCl2的飽和水溶液的 混合水溶液的總質量為基礎計算，HClO4的質量百分比濃度為5-10%;所述阻擋層的去除是 用H3PO4的水溶液進行，優(yōu)選，按H3PO4的水溶液的總質量為基礎計算，H3PO4的質量百分比濃 度為5-8%。
11.根據權利要求6所述的應用方法，其特征在于，根據需要，對所得的陽極氧化鋁模 板進行擴孔處理；所述擴孔處理是在磷酸或草酸的水溶液中進行，所述擴孔處理的溫度優(yōu) 選為20-25°C，所述擴孔處理的時間為20-30min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陽極夾持器及其應用。其包括第一夾持板、第二夾持板和槽體，在第一夾持板上設有至少一個第一窗體，第一夾持板和第二夾持板之間設有槽，該槽與第一窗體均相連通；第一夾持板和第二夾持板之間設有內置電極連接線，內置電極連接線的一端內置于該槽內，而另一端連接電源；第一夾持板和第二夾持板通過第一緊固元件固定，第二夾持板覆在槽體上并通過第二緊固元件與槽體固定。本發(fā)明的陽極夾持器主要用于陽極氧化鋁模板的制備，通過調節(jié)本發(fā)明陽極夾持器的窗體尺寸、形狀和數量可以制備面積和數量可控的模板，從而大大提高模板的可操控性，同一電解池內可放入多個陽極夾持器，有利于納米科學的發(fā)展及陽極氧化鋁模板的工業(yè)化生產。
文檔編號C25D17/08GK101805919SQ20101015534
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月26日 優(yōu)先權日2010年4月26日
發(fā)明者丁慧賢, 劉麗來, 周國紅, 李哲 申請人:黑龍江科技學院