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Engineering

阳极氧化铝在硫酸和草酸电解质中的同时多表面 Anodizations 和阶梯式反向偏置剥离

Published: October 5, 2017 doi: 10.3791/56432
* These authors contributed equally

Summary

提出了一种通过同时 multi-surfaces 阳极氧化制备多孔阳极氧化铝的协议, 并给出了阶梯式反向偏置分遣队。它可以反复应用于相同的铝基板, 表现出轻便、高产、环保的战略。

Abstract

在报告了 two-step 阳极氧化后, 纳米多孔阳极氧化铝 (AAOs) 在基础科学和工业应用领域得到广泛的利用, 因为它们的纳米周期排列相对较高纵横比。然而, 迄今为止所报告的技术, 这可能只适用于单表面阳极氧化, 显示严重的缺点,, 耗时, 以及复杂的程序, 需要有毒化学品, 浪费宝贵的自然资源.本文介绍了一种简便、高效、环保的制备硫酸和草酸电解质纳米 AAOs 的方法, 克服了传统的氧化铝制备方法的局限性。首先, 通过同时 multi-surfaces 阳极氧化 (SMSA) 同时产生复数 AAOs, 表明 AAOs 具有可比性质的质量性。其次, 这些 AAOs 可以与铝 (铝) 基板分离, 在相同的电解质中应用楼梯样的反向偏置 (srb), 这意味着简单和绿色技术特性。最后, 将 SMSAs 连续组合与 SRBs-based 剥离的单元序列重复应用于同一 Al 衬底, 从而强化了该策略的优点, 同时保证了自然资源的有效利用。

Introduction

在酸性电解质中由阳极氧化 Al 基体形成的 AAOs, 引起了对各种基础科学和工业的极大兴趣, 例如, 纳米管/纳米线的硬模板1,2,3,4,5, 能量存储设备6,7,8,9, 生物传感10,11, 过滤应用程序12,13,14, 用于蒸发和/或蚀刻的掩码15,16,17, 和电容式湿度传感器18,19,20,21 ,22, 由于其 self-ordered 蜂窝结构, 高宽比纳米, 和优异的机械性能23。为了将纳米多孔 AAOs 应用于这些不同的应用, 它们应该是具有高度和长程有序排列的纳米的独立形式。在这方面, 获得 AAOs 的战略必须考虑形成 (阳极氧化) 和分离 (剥离) 程序。

从阳极氧化铝的形成角度来看, 轻度阳极氧化 (以下简称 MA) 是在硫酸、草酸和磷酸电解质下很好地建立的23,24,25,26 ,27。然而, ma 过程展示了 low-yields 氧化铝制造由于他们的缓慢的成长率取决于相对地低强度的阳极电压, 将进一步恶化通过 two-step ma 过程改进纳米的周期性28 ,29。因此, 采用更高的阳极电压 (草酸/硫酸电解质) 或使用更浓的电解质 (磷酸)30,31, 将硬阳极化 (HA) 技术作为替代 MA 的方法. 32,33,34,3536373839HA 进程显示了不同的增长速率和周期性安排, 而结果 AAOs 变得更加脆弱, 而纳米的密度则降低了30。此外, 需要一个昂贵的冷却系统, 以驱散由高电流密度引起的焦耳的加热31。这些结果限制了 AAOs 通过 HA 过程的潜在适用性。

在铝板的相应表面分离出一个阳极氧化铝时, 在 MA 和 HA 过程中使用有毒化学物质, 如氯化铜35,39, 对剩余铝基板的选择性化学蚀刻得到了最广泛的应用. 4142或水银氯161743444547,48,49. 然而, 这种方法会产生不利的副作用,如: 如, 较长的反应时间与 Al 的剩余厚度成正比, 重金属离子对阳极氧化铝的污染, 对人体/自然环境的有害残留物。, 而且有价值的资源使用效率低下。因此, 许多试图实现直接剥离的阳极氧化铝。虽然两个阴极电压分层50,51和阳极电压脉冲剥离7,41,42,52, 53,54,55目前的优点是, 剩余的铝基板可以被重用, 前者的技术在化学蚀刻方法中需要几乎可比的时间50。尽管处理时间明显减少, 有害和高活性化学品, 例如二和/或高氯酸, 被用作分离电解质在后者的技术55, 其中一个额外的清洁由于阳极氧化和分离过程中电解质的变化, 需要进行工艺过程。特别是分离 AAOs 的分离行为和质量严重影响了其厚度。在具有相对较薄厚度的阳极氧化铝的情况下, 分离的一个可能含有裂纹和/或孔径。

上述所有试验方法都已应用于 Al 试样的 "单面", 不包括表面保护/工程用途, 而传统技术的这一特性也显示了氧化铝制造的关键局限性。在产量和加工方面, 这也影响了 AAOs56,57的潜在适用性。

为了满足日益增长的需求, 在氧化铝相关领域的轻便, 高产, 绿色技术的方法, 我们先前报告的 SMSA 和直接支队通过 srb 在硫酸56和草酸57酸电解质, 分别。这是一个众所周知的事实, 复数 AAOs 可以形成多表面的铝基板浸入酸性电解质。然而, srb, 一个关键的区别, 我们的方法, 使这些 AAOs 从相应的铝基板的 multi-surfaces 在相同的酸性电解质用于 SMSAs 指示 mass-production, 简单, 和绿色技术特征.我们想指出的是, SRBs-based 支队是 SMSAs56,57的复数 AAOs 的最佳策略, 并且与 AAOs57的相对较薄的厚度相比, 更有效。单面上的阴极分层 (, 恒定反向偏置)> 51。最后, 由 SMSAs 顺序组合而成的 SRBs-based 分离器的单元序列可以重复地应用到相同的 Al 衬底, 避免复杂的程序和有毒/活性化学品, 从而强化了我们战略, 并保证自然资源的有效利用。

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Protocol

开始前请注意所有相关的材料安全数据表 (MSDS)。尽管该协议具有生态友好性, 但在相应的程序中使用了一些酸和氧化剂。此外, 使用所有适当的个人防护设备 (实验室大衣, 手套, 安全眼镜, ).

1. 解决方案的准备

注意: 在解决方案包含的容器完全密封后, 在足够的时间内, 在室温下对所有溶液进行了强磁搅拌.

  1. 高氯酸溶液的制备
    1. 将100毫升高氯酸 (HClO 4 , 60%) 与400毫升绝对乙醇 (C 2 H 5 OH, 100%) 在1到4的体积比.
  2. 的制备铬酸溶液
    1. 溶解9.0 克铬氧化物 (cro 3 ) 和20.3 毫升磷酸 (H 3 PO 4 , 85%) 在479.7 毫升去离子 (直喷) 水中 (cro 3 : H 3 PO 4 = 0.18 m: 0.56 m)
  3. 准备硫酸电解质
    1. 混合16.2 毫升硫酸 (H 2 所以 4 , 98%) 在983.8 毫升直喷水中导致摩尔浓度 0.3 m
  4. 在 1 L 直喷水中制备草酸电解质
      27.012 克无水草酸 (C
    1. 2 H 2 O 4 ), 导致摩尔浓度为 0.3 m

2。铝基板预处理

  1. 加工 al 试样
      将纯化的 al 试样 (和 #62; 99.99% 纯) 切成长方形方形状 (宽度 x 高度 x 厚度 = 20.0 mm x 50.0 mm x 1.0 mm), 所有的直角所述相邻曲面, 称为和 #34; 衬底和 #34; 以后.
    1. 抛光 multi-surfaces 的铝基板机械使用砂纸与适当的 ISO/FEPA 砂砾指定编号超过 P1000.
      注: 有关详细信息, 请参阅 补充信息 .
  2. 在 Al 基板的 multi-surfaces 上同时抛光
    1. 将大约350毫升的高氯酸乙醇溶液倒入双层夹克烧杯中, 最大容量为600毫升。然后, 将4/5 的铝基板浸入高氯酸溶液中.
    2. 将高氯酸溶液的温度设置为7和 #177; 0.1 和 #176; C 使用连接到双层护套烧杯的浴环行器.
    3. 在丙酮中通过超声波清洗 al 底物30-40 分钟, 用丙酮和 D 冲洗. 我用水几次, 以去除铝基板表面的有机残留物.
    4. 使用气枪或氮气 (N 2 ) 对铝基体进行干燥, 以消除残余溶剂的气体冲击.
      注意: 不建议在大气环境下自然干燥, 因为溶剂的痕迹会对抛光的影响产生不利的影响.
    5. 将铝基板工作电极 (w) 连接到正极 (+) 端口和铂 (Pt) 线计数器电极 (.) 到可编程直流电源的负极 (-) 端口, 使用鳄鱼夹。铝基板和 Pt 线应相互平行 (请参见 图 S2 ).
    6. 对于 Pt., 平均适用于 2-4 min, 对 Al w 施加 +20.0 伏的前向偏差。根据表面条件, 如污染或粗糙度, 申请时间可保持在5分钟. 检查所有浸入溶液中的表面, 检查表面残留物是否脱落并滑入溶液。在这一步, 不建议磁搅拌, 因为检查是困难的搅拌下, 解决方案流可能会影响抛光的效果.
      注意: 不要 electropolish 超过5分钟, 这可能会使表面退化.
      选项: 通过 PC 接口记录 current-time ( I - t ) 特性行为有助于监视抛光程序 (如果存在异常点).
    7. 停止应用偏倚并断开鳄鱼夹。从抛光溶液中仔细取铝基体和 Pt 电极。然后, 用乙醇 (95%) 和 D. 水来除去铝基板表面的残余溶液。如果抛光的执行正确, 可以识别铝基板的类似镜面的成品表面 (请参见 图 S1 图 S3 )。
    8. 将 electropolished 铝基板储存在乙醇 (95%) 中, 直到下一道工序减少表面氧化.

3。草酸电解质下 AAOs 的大量制备

注意: 对于 AAOs 的纳米和 #39 的长程安排; 周期性, two-step SMSAs 程序被使用, 其中周期性纹理铝 multi-surfaces通过预 SMSA, 然后, 主要 SMSA 进行了制作高素质的 AAOs。重复应用的单位序列可以保持生产的复数和几乎相同的 AAOs, 直到铝基板保持。和 #34; n 和 #34; 表示应用的序列的编号.

  1. n th 前 SMSA
    1. 将大约650毫升的草酸水溶液倒入0.3 米的摩尔浓度为双套式烧杯, 最大能力为1.0 升。然后, 将约三季度的铝基板浸入草酸溶液中.
    2. 将草酸电解液的温度设置为15和 #177; 0.1 和 #176; C 使用连接到双层护套烧杯的浴环行器.
    3. 从乙醇中提取 electropolished 铝基板, 并使用气枪或 N 2 气体吹除残余溶剂.
    4. 使用鳄鱼夹将 electropolished 铝衬底与 w (+) 和 Pt 线连接到可编程直流电源的. (-)。铝基板和 Pt 导线应相互平行。然后, 将铝基板的 electropolished 部分浸入草酸电解质中.
      注意: 要确保在酸性电解质的顶部和连接到 Al 衬底的鳄鱼夹底部之间存在足够的空间 ( 例如 , 大约1厘米), 否则在鳄鱼夹连接的位置会发生严重的腐蚀.
    5. 在 100-150 rpm 的适度磁性搅拌下, 在保持电解质温度的情况下, 将 +40.0 V 至 w 的阳极偏差应用于., 超过1-2 小时.
      注意: 如果前 SMSA 时间太短, multi-surfaces 的铝基板将不会被正确地纹理.
      选项: 通过 PC 接口记录 I - t 特性行为有助于理解 SMSA 中的典型行为。
    6. 停止应用阳极偏置 af完成前 SMSA, 并断开鳄鱼剪辑。从酸性电解质中仔细提取样品, 用丙酮和 D 冲洗前 SMSAed 铝基板. 我喝水过几次.
  2. n 前 AAOs 蚀刻
      将铬酸水溶液的温度设置为 60-#160; 65 和 #176; C.
    1. 将预 SMSAed 铝基板浸入 1 #160 的铬酸溶液中; 2 h 以去除铝基板上的预 AAOs.
    2. 用丙酮和直喷水冲洗前 AAOs 去除的铝基板几次。测量 Al 衬底的电阻, 以确定 AAOs 是否已在表面上完全移除。如果没有, 重复蚀刻程序 (步骤 3.2.2).
  3. n th 主-SMSA
    1. 将所有实验条件和连接都重新设置为步骤3.1 中使用的情况.
      注: 应注意的是, 草酸电解质可以在几个序列中使用, 这不会影响主 AAOs 的质量。然而, 为了定量比较, 建议使用电解质在一个整体序列, 然后交换与一个新的.
    2. 对. 应用 +40.0 V 至 w 的阳极偏差; 适用时间可根据所需的阳极氧化铝厚度而变化。阳极氧化铝的生长率估计为8.0 和 7.5, #956; 在铝基板的前后表面, 在15和 #176 的电解质温度下, 分别为 (参考 57 ).
  4. n srb-剥离
      停止应用阳极偏置并在完成主 SMSA 后搅拌, 并将主-SMSAed 铝基板与. (-) 和 Pt 线连接到可编程 DC 的 w (+)通过切换每个鳄鱼夹子来供电.
    1. 应用 srb, 并检查典型的起泡效果沿 multi-edges 的铝基板覆盖的主-AAOs。srb 条件的详细情况, 如开始 RB 的强度, 楼梯的数量, 以及每个台阶的持续时间, 都与主-AAOs 的厚度紧密相关。对于主-AAOs 厚度大于60和 #956; m, srb 的台阶由-21 v 到-24 v 控制, 增量-1 v 并且没有时间间隔在毗邻台阶之间。-21 v、-22 v 和-23 v 的持续时间固定在10分钟, 并且在分离过程完成之前保持-24 v 的最后一个台阶 (有关详细信息, 请参阅参考 57 , 以了解更详细的情况, 包括 AAOs).
      注意: 强烈建议初学者使用 srb 的 PC 接口控制, 并在此过程中记录 I - t 特征曲线.
    2. 完成剥离后停止应用 srb, 并断开鳄鱼夹。从酸性电解液中仔细拿起样品, 用丙酮和 D 仔细冲洗. 我的水有足够的次数.
    3. 完全从相应的 Al 表面分离每个阳极氧化铝。在步3.4.3 之后, 分离的 AAOs 的上部部分仍然连接到 Al 基体, 应该手工地打破.
  5. n 残余氧化铝蚀刻
    1. 将铬酸溶液的温度设置为60-65 和 #176; C, 将 AAOs 分离的铝基板浸泡约30分钟, 以消除残余氧化铝.
    2. 拿起蚀刻铝基体, 用丙酮和直喷水冲洗几次。测量电阻以确认残余氧化铝的完全去除。如果没有, 请重复步骤 3.5.2.
  6. n+1 th 序列
    1. 进入步骤 3.1, 并使用剩余的氧化铝蚀刻铝基板重复整个序列.

4。硫酸电解质 AAOs 的大量制备

注意: 在本节中, 明确指出了步骤3中的不同条件.

  1. n 前 SMSA
    1. 将大约650毫升的硫酸水溶液 (0.3 米) 倒入双层套式烧杯中, 最大容量为1.0 升。然后, 约三季度的铝基板浸入硫酸溶液中.
    2. 设置0和 #177 的电解液温度; 0.1 和 #176; C.
    3. 使用气枪或 N 2 气体吹除 electropolished 铝基板上的残余溶剂, 并使用鳄鱼夹子将 Al 衬底连接到可编程直流电源 (请参阅步骤 3.1.4)
    4. 在中等磁性搅拌 (100-150 rpm) 下, 对. 施加超过 1-2 h 的 +25.0 V 至 w 的阳极偏差.
    5. 在完成预 SMSA 后停止应用阳极偏差, 并断开鳄鱼夹。用丙酮和 D 冲洗前 SMSAed 铝基板. 我喝水过几次.
      注意: 对于 n th 前 AAOs 蚀刻, 请参阅步骤 3.2.
  2. n th 主-SMSA
    1. 将所有实验条件和连接都重新设置为步骤4.1 中使用的情况.
    2. 应用相同的阳极偏差。应用时间可根据需要的氧化铝厚度而变化。阳极氧化铝的生长率估计为5.3 和 #956; m/小时 (参见参考 56 以了解更多详细信息).
  3. n srb-剥离
      在完成主 SMSA 后停止应用阳极偏置和搅拌, 并将主-SMSAed 铝基板与. (-) 和 Pt 线连接到可编程直流电源的 w (+)通过切换每个鳄鱼夹子提供.
    1. 应用 srb, 并检查典型的冒泡效果和样品的 multi-edges。台阶在 srb 被控制从-15 v 到-17 v 以增量-1 v 并且没有时间间隔在毗邻台阶之间。-15 v 和-16 v 的持续时间固定在10分钟, 并且在分离过程完成之前保持-17 v 的最后台阶.
      注: 基于在硫酸电解质下制备的 AAOs 更脆的性质, 在分离时刻, 伴随着明显的咔嗒声, 电流水平突然增加.
    2. 停止应用 srb 后完成剥离, 并断开鳄鱼剪辑。从酸性电解液中仔细拿起样品, 用丙酮和 D 仔细冲洗. 我的水有足够的次数.
    3. 通过断开分离的 AAOs 的上部, 机械地将每个阳极氧化铝从相应的 Al 表面分离出来.
      注: 对于 n th 剩余氧化铝蚀刻参考步骤 3.5.
  4. n+1 th 序列
    1. 进入步骤 4.1, 并使用剩余的氧化铝蚀刻铝基板重复整个序列.

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Representative Results

nth的流程图主要由 two-step SMSAs、srb 剥离和相关化学蚀刻组成, 在图 1a中作了概要介绍。每个插图显示一个扫描电子显微镜 (SEM) 图像的对应的表面形貌在每个单独的程序和一张照片后立即采取 srb-支队。在单元序列的总 5th重复之后的示意图说明显示了 SMSA 和 SRBs-based 策略的优点 (图 1b)。分别在图 2a图 2b中比较了 SMSAs 前和主-前的特征曲线 (5th序列) 的I-t 。从每个 srb 分离过程中的I-t特征曲线的比较显示在图 2c中。分别在图 3图 4中给出了在草酸电解质下的前后表面获得的主 AAOs 的照片和相应的 SEM 图像。

Figure 1
图 1nthAAOs 制作过程 (n = 1、2、3......(a) 示意图流程图, 包括在nth AAOs 制作序列中的相应 SEM 图像: (i) 原始 Al 衬底, (ii) 电抛光, (iii) nth前 SMSA, (iv) nth预 AAOs 蚀刻, (v ) nth主 SMSA, (vi) nsrb 分离, (vii) n残余氧化铝蚀刻。使用蓝色虚线框描述了单位序列。(b) 示意图显示, 通过 5th单元序列的重复应用, 成功地从单个铝板的 multi-surfaces 中获得了相应曲面的复数 AAOs。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 2
图 2: 在15° c 的草酸电解质下, AAOs two-step SMSAs 和 srb-分遣队的特殊行为.I t特征曲线 (a) 和 (b) 主-SMSAs 分别从 1st到 5th序列。(c) I t特征曲线 srb 分离过程从 1 st到 5th序列。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 3
图 3:剩余铝基板和主 AAOs 后的照片5th草酸电解质下, 单元序列的重复应用.从正面和背面获得的 AAOs 分别用红蓝虚线框来区分。镶嵌: 打开孔和屏障侧的 SEM 图像对应的 1st到 5th主 AAOs。请单击此处查看此图的较大版本.

Figure 4
图 4:P hotograph 剩余的铝基板和主 AAOs 后 5th 硫酸电解质下, 单元序列的重复应用.从正面和背面获得的 AAOs 分别用红蓝虚线框来区分。镶嵌: 打开孔和屏障侧的 SEM 图像对应的 1st到 5th主 AAOs。请单击此处查看此图的较大版本.

补充信息:请单击此处下载此文件.

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Discussion

在本文中, 我们成功地展示了一种简便、高产、环保的方法, 通过 SMSA 和 srb 分离制备纳米多孔 AAOs, 可以重复到相同的铝基板, 从而显著提高质量性以及有限的天然资源的可用性。如图 1a的流程图所示, 我们的氧化铝制造策略是基于传统的 two-step 阳极氧化, 在 multi-surfaces 情况下进行了修改。因为电场在抛光和 two-step SMSAs 规程在正常方向被形成了在 multi-surfaces, 电化学反应发生, 各自的规程运作好独立其他表面。同时.在这个观点中, 每个表面和相应的氧化铝的位置将被定义与计数器电极有关, 如图 1b所示;例如, "前面" 指定一个面对 Pt 计数器电极的曲面, 等等。

原始铝基板显示粗糙表面由于机械抛光, 这变得更加平滑后, 抛光程序。electropolished 铝基板的每个表面看起来像宏观中的一面镜子, 但是, 它覆盖了不规则分布的纳米凹, 如图 1a的插页 (ii) 所示。因此, 不仅每一个清洁, 而且干燥处理也非常重要, 因为事实是, 溶剂痕迹可能会显着影响的表面形态的程序后抛光。一旦恶化, 表面永远不会恢复, 并保持不良的形态。在这方面, 过度的抛光治疗也不是好事。如果抛光时间过长, 则在整个 al 表面形成周期性的波浪状山谷, 从而增加 AAOs 与 al 之间的粘结强度。由图 1a 中显示的蓝色虚线框所描述的单位序列由nth前 SMSA 组成, nth前 AAOs 蚀刻, nth主 SMSA, nth srb 脱离, 和n th剩余氧化铝蚀刻, 其中n是应用序列的编号 (n = 1、2、3、...)。

图 2将前/主 SMSA 和 srb 分离的I t特征曲线从 1st到 5th序列进行比较。在这两种 SMSAs 中, 随着应用时间的增加, 电流水平逐渐降低。这些典型的特征只观察在 multi-surfaces 情况归结于总阳极氧化区域的逐渐减少并且机械重音的储积由于黏性流动23,58和容量扩展23,59,60,61,62在同时形成的复数 AAOs56,57。先前关于这些 SMSA 和 srb 剥离的报告提出了应力释放的直接分离机制, 可通过适当的 srb 条件进一步优化, 以获得相对较薄的阳极氧化铝厚度 (参见参考57详细信息)。

图 3图 4中成功地实现了一个直观的示意性的示意图, 其中显示了在草酸和硫酸下的单元序列的总 5th次迭代的结果 (性)电解质, 分别。每张照片都清楚地显示, 所有的 AAOs 都具有与对应的正面和背面的完全相等的尺寸 (请参阅从侧面和底部表面分离的 AAOs 的补充信息)。所有序列的屏障侧 SEM 图像表明, 在两种酸性电解质中, 劈裂面都是在阻挡氧化物的下面, 这与单表面上较厚的阳极氧化铝的阴极分层有相似的结果50, 51. 作为获得通过孔结构的氧化铝的替代方法 (i. e., 无阻挡氧化物), 阳极电压脉冲剥离使用另一种分离电解质7,41, 4252535455或双层阳极氧化, 将正常的阳极氧化铝制成从极高的酸性电解质中制备的牺牲一个集中 (12.0 M)63可能会被考虑。

SMSA 和 SRBs-based 策略似乎具有酸型的独立性质, 因此, 其各种优势和优势都值得扩展到磷酸电解质和/或 HA 条件中, 这将丰富纳米多孔 AAOs 的潜能。走向更多功能的应用。

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Disclosures

这项研究得到了韩国国家研究基金会 (NRF) 资助的韩国政府 (MSIP) (No. 2016R1C1B1016344 和 2016R1E1A2915664) 的部分支持。

Acknowledgments

作者没有什么可透露的。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sulfuric Acid >98% DUKSAN reagent 5950
Oxalic Acid Anhydrous, 99.5-100.2% KANTO chemical 31045-73
Phosphoric Acid, 85% SAMCHUN chemical P0463
Perchloric Acid, 60% SAMCHUN chemical P0181 Highly Reactive
Chromium(VI) Oxide Sigma Aldrich 232653 Strong Oxidizer
Ethanol, 95% SAMCHUN chemical E0219
Absolute Ethanol, 99.9% SAMCHUN chemical E1320
Double Jacket Beaker iNexus 27-00292-05
Low Temperature Bath Circulator JEIO TECH AAH57052K
Programmable DC Power Supply PNCYS EDP-3001 
Aluminum Plate, >99.99% Goodfellow
Platinum Cylinder Whatman 444685
Pure & Ultra Pure Water System (Deionized Water) Human Science Pwer II & HIQ II

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References

  1. Hong, Y. K., et al. Tuning and enhancing photoluminescence of light-emitting polymer nanotubes through electron-beam irradiation. Adv. Funct. Mater. 19 (4), 567-572 (2009).
  2. Hong, Y. K., et al. Fine Characteristics Tailoring of Organic and Inorganic Nanowires Using Focused Electron-Beam Irradiation. Angew. Chem. Int. Ed. 50 (16), 3734-3738 (2011).
  3. Lee, J. H., et al. Iron-gold barcode nanowires. Angew. Chem. Int. Ed. 46 (20), 3663-3667 (2007).
  4. Qin, L., Banholzer, M. J., Millstone, J. E., Mirkin, C. A. Nanodisk codes. Nano Lett. 7 (12), 3849-3853 (2007).
  5. Park, D. H., Kim, M. S., Joo, J. Hybrid nanostructures using π-conjugated polymers and nanoscale metals: synthesis, characteristics, and optoelectronic applications. Chem. Soc. Rev. 39 (7), 2439-2452 (2010).
  6. Ahn, Y. K., et al. Enhanced electrochemical capabilities of lithium ion batteries by structurally ideal AAO separator. J. Mater. Chem. A. 3 (20), 10715-10719 (2015).
  7. Chen, J., Wang, S., Ding, L., Jiang, Y., Wang, H. Performance of through-hole anodic aluminum oxide membrane as a separator for lithium-ion battery. J. Membr. Sci. 461, 22-27 (2014).
  8. Gao, Y., et al. Three-dimensional nanotube electrode arrays for hierarchical tubular structured high-performance pseudocapacitors. Nanoscale. 8 (27), 13280-13287 (2016).
  9. Hu, J., et al. Dual-template ordered mesoporous carbon/Fe2O3 nanowires as lithium-ion battery anodes. Nanoscale. 8 (26), 12958-12969 (2016).
  10. Kim, K., et al. Externally controlled drug release using a gold nanorod contained composite membrane. Nanoscale. 8 (23), 11949-11955 (2016).
  11. Poplausks, R., et al. Electrochemically etched sharp aluminium probes with nanoporous aluminium oxide coatings: Demonstration of addressed DNA delivery. RSC Adv. 4 (89), 48480-48485 (2014).
  12. Chen, X., Qiu, M., Ding, H., Fu, K., Fan, Y. A reduced graphene oxide nanofiltration membrane intercalated by well-dispersed carbon nanotubes for drinking water purification. Nanoscale. 8 (10), 5696-5705 (2016).
  13. Dervin, S., Dionysiou, D. D., Pillai, S. C. 2D nanostructures for water purification: graphene and beyond. Nanoscale. 8 (33), 15115-15131 (2016).
  14. Han, K., Heng, L., Wen, L., Jiang, L. Biomimetic heterogeneous multiple ion channels: a honeycomb structure composite film generated by breath figures. Nanoscale. 8 (24), 12318-12323 (2016).
  15. Kim, J., Kim, Y. H., Choi, S. H., Lee, W. Curved Silicon Nanowires with Ribbon-like Cross Sections by Metal-Assisted Chemical Etching. ACS Nano. 5 (6), 5242-5248 (2011).
  16. Zeng, Z., et al. Fabrication of Graphene Nanomesh by Using an Anodic Aluminum Oxide Membrane as a Template. Adv. Mater. 24 (30), 4138-4142 (2012).
  17. Lim, N., et al. A tunable sub-100 nm silicon nanopore array with an AAO membrane mask: reducing unwanted surface etching by introducing a PMMA interlayer. Nanoscale. 7 (32), 13489-13494 (2015).
  18. Zhang, J., Liu, X., Neri, G., Pinna, N. Nanostructured Materials for Room-Temperature Gas Sensors. Adv. Mater. 28 (5), 795-831 (2016).
  19. Blank, T. A., Eksperiandova, L. P., Belikov, K. N. Recent trends of ceramic humidity sensors development: A review. Sens. Actuators B. 228, 416-442 (2016).
  20. Kim, Y., et al. Capacitive humidity sensor design based on anodic aluminum oxide. Sens. Actuators B. 141 (2), 441-446 (2009).
  21. Mahboob, M. R., Zargar, Z. H., Islam, T. A sensitive and highly linear capacitive thin film sensor for trace moisture measurement in gases. Sens. Actuators B. 228, 658-664 (2016).
  22. Sharma, K., Islam, S. S. Optimization of porous anodic alumina nanostructure for ultra high sensitive humidity sensor. Sens. Actuators B. 237, 443-451 (2016).
  23. Lee, W., Park , S. J. Porous Anodic Aluminum Oxide: Anodization and Templated Synthesis of Functional Nanostructures. Chem. Rev. 114 (15), 7487-7556 (2014).
  24. Keller, F., Hunter, M., Robinson, D. Structural features of oxide coatings on aluminum. J. Electrochem. Soc. 100 (9), 411-419 (1953).
  25. Diggle, J. W., Downie, T. C., Goulding, C. W. Anodic oxide films on aluminum. Chem. Rev. 69 (3), 365-405 (1969).
  26. O'Sullivan, J. P., Wood, G. C. The Morphology and Mechanism of Formation of Porous Anodic Films on Aluminium. Proc. R. Soc. London A. 317 (1531), 511-543 (1970).
  27. Thompson, G. E., Wood, G. C. Porous anodic film formation on aluminium. Nature. 290 (5803), 230-232 (1981).
  28. Masuda, H., Fukuda, K. Ordered Metal Nanohole Arrays Made by a Two-Step Replication of Honeycomb Structures of Anodic Alumina. Science. 268 (5216), 1466-1468 (1995).
  29. Masuda, H., Satoh, M. Fabrication of Gold Nanodot Array Using Anodic Porous Alumina as an Evaporation Mask. Jpn. J. Appl. Phys. 35 (1B), L126-L129 (1996).
  30. Chu, S. Z., Wada, K., Inoue, S., Isogai, M., Yasumori, A. Fabrication of Ideally Ordered Nanoporous Alumina Films and Integrated Alumina Nanotubule Arrays by High-Field Anodization. Adv. Mater. 17 (17), 2115-2119 (2005).
  31. Lee, W., Ji, R., Gösele, U., Nielsch, K. Fast fabrication of long-range ordered porous alumina membranes by hard anodization. Nature Mater. 5 (9), 741-747 (2006).
  32. Li, Y., Zheng, M., Ma, L., Shen, W. Fabrication of highly ordered nanoporous alumina films by stable high-field anodization. Nanotechnology. 17 (20), 5101-5105 (2006).
  33. Li, Y. B., Zheng, M. J., MA, L. High-speed growth and photoluminescence of porous anodic alumina films with controllable interpore distances over a large range. Appl. Phys. Lett. 91 (7), 073109 (2007).
  34. Lee, W., et al. Structural engineering of nanoporous anodic aluminium oxide by pulse anodization of aluminium. Nature Nanotech. 3 (4), 234-239 (2008).
  35. Li, Y., Ling, Z. Y., Chen, S. S., Wang, J. C. Fabrication of novel porous anodic alumina membranes by two-step hard anodization. Nanotechnology. 19 (22), 225604 (2008).
  36. Schwirn, K., et al. Self-Ordered Anodic Aluminum Oxide Formed by H2SO4 Hard Anodization. ACS Nano. 2 (2), 302-310 (2008).
  37. Yao, Z., Zheng, M., MA, L., Shen, W. The fabrication of ordered nanoporous metal films based on high field anodic alumina and their selected transmission enhancement. Nanotechnology. 19 (46), 465705 (2008).
  38. Lee, W., Kim, J. C., Cösele, U. Spontaneous Current Oscillations during Hard Anodization of Aluminum under Potentiostatic Conditions. Adv. Funct. Mater. 20 (1), 21-27 (2010).
  39. Yi, L., Zhiyuan, L., Shuoshuo, C., Xing, H., Xinhua , H. Novel AAO films and hollow nanostructures fabricated by ultra-high voltage hard anodization. Chem. Commun. 46 (2), 309-311 (2010).
  40. Kim, M., Ha, Y. C., Nguyen, T. N., Choi, H. Y., Kim, D. Extended self-ordering regime in hard anodization and its application to make asymmetric AAO membranes for large pitch-distance nanostructures. Nanotechnology. 24 (50), 505304 (2013).
  41. Chen, W., Wu, J. S., Yuan, J. H., Xia, X. H., Lin, X. H. An environment-friendly electrochemical detachment method for porous anodic alumina. J. Electroanal. Chem. 600 (2), 257-264 (2007).
  42. Gao, L., Wang, P., Wu, X., Yang, S., Song, X. A new method detaching porous anodic alumina films from aluminum substrates. J. Electroceram. 21 (1-4 SPEC), 791-794 (2008).
  43. Asoh, H., Nishio, K., Nakao, M., Tamamura, T., Masuda, H. Conditions for Fabrication of Ideally Ordered Anodic Porous Alumina Using Pretextured Al. J. Electrochem. Soc. 148 (4), B152-B156 (2001).
  44. Wu, M. T., Hon Leu, I. C., H, M. Effect of polishing pretreatment on the fabrication of ordered nanopore arrays on aluminum foils by anodization. J. Vac. Sci. Technol., B. 20 (3), 776-782 (2002).
  45. Asoh, H., Ono, S., Hirose, T., Nakao, M., Masuda, H. Growth of anodic porous alumina with square cells. Electrochim. Acta. 48 (20-22), 3171-3174 (2003).
  46. Masuda, H., et al. Ordered Mosaic Nanocomposites in Anodic Porous Alumina. Adv. Mater. 15 (2), 161-164 (2003).
  47. Chu, S. Z., et al. Large-Scale Fabrication of Ordered Nanoporous Alumina Films with Arbitrary Pore Intervals by Critical-Potential Anodization. J. Electrochem. Soc. 153 (9), B384-B391 (2006).
  48. Byun, J., Lee, J. I., Kwon, S., Jeon, G., Kim, J. K. Highly Ordered Nanoporous Alumina on Conducting Substrates with Adhesion Enhanced by Surface Modification: Universal Templates for Ultrahigh-Density Arrays of Nanorods. Adv. Mater. 22 (18), 2028-2032 (2010).
  49. Gong, J., Butler, W. H., Zangari, G. Tailoring morphology in free-standing anodic aluminium oxide: Control of barrier layer opening down to the sub-10 nm diameter. Nanoscale. 2 (5), 778-785 (2010).
  50. Schneider, J. J., Engstler, J., Budna, K. P., Teichert, C., Franzka, S. Freestanding, highly flexible, large area, nanoporous alumina membranes with complete through-hole pore morphology. Eur. J. Inorg. Chem. 2005 (12), 2352-2359 (2005).
  51. Choudhary, E., Szalai, V. Two-step cycle for producing multiple anodic aluminum oxide (AAO) films with increasing long-range order. RSC Adv. 6 (72), 67992-67996 (2016).
  52. Yuan, J. H., He, F. Y., Sun, D. C., Xia, X. H. A Simple Method for Preparation of Through-Hole Porous Anodic Alumina Membrane. Chem. Mater. 16 (10), 1841-1844 (2004).
  53. Yuan, J. H., Chen, W., Hui, R. J., Hu, Y. L., Xia, X. H. Mechanism of one-step voltage pulse detachment of porous anodic alumina membranes. Electrochim. Acta. 51 (22), 4589-4595 (2006).
  54. Zhao, S., Chan, K., Yelon, A., Veres, T. Preparation of open-through anodized aluminium oxide films with a clean method. Nanotechnology. 18 (24), 245304 (2007).
  55. Brudzisz, A., Brzózka, A., Sulka, G. D. Effect of processing parameters on pore opening and mechanism of voltage pulse detachment of nanoporous anodic alumina. Electrochim. Acta. 178, 374-384 (2015).
  56. Hong, Y. K., Kim, B. H., Kim, D. I., Park, D. H., Joo, J. High-yield and environment-minded fabrication of nanoporous anodic aluminum oxide templates. RSC Adv. 5 (34), 26872-26877 (2015).
  57. Jeong, S. H., et al. Massive, eco-friendly, and facile fabrication of multi-functional anodic aluminum oxides: application to nanoporous templates and sensing platforms. RSC Adv. 7 (8), 4518-4530 (2017).
  58. Houser, J. E., Hebert, K. R. The role of viscous flow of oxide in the growth of self-ordered porous anodic alumina films. Nature Mater. 8 (5), 415-420 (2009).
  59. Jessensky, O., Müller, F., Gösele, U. Self-organized formation of hexagonal pore arrays in anodic alumina. Appl. Phys. Lett. 72 (10), 1173-1175 (1998).
  60. Li, F., Zhang, L., Metzger, R. M. On the Growth of Highly Ordered Pores in Anodized Aluminum Oxide. Chem. Mater. 10 (9), 2470-2480 (1998).
  61. Li, A. P., Müller, F., Bimer, A., Nielsch, K., Gösele, U. Hexagonal pore arrays with a 50-420 nm interpore distance formed by self-organization in anodic alumina. J. Appl. Phys. 84 (11), 6023-6026 (1998).
  62. Nielsch, K., Choi, J., Schwirn, K., Wehrspohn, R. B., Gösele, U. Self-ordering Regimes of Porous Alumina: The 10% Porosity Rule. Nano Lett. 2 (7), 677-680 (2002).
  63. Yanagishita, T., Masuda, H. High-Throughput Fabrication Process for Highly Ordered Through-Hole Porous Alumina Membranes Using Two-Layer Anodization. Electrochim. Acta. 184, 80-85 (2015).

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阳极氧化铝在硫酸和草酸电解质中的同时多表面 Anodizations 和阶梯式反向偏置剥离
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Im, H., Jeong, S. H., Park, D. H., Kim, S., Hong, Y. K. Simultaneous Multi-surface Anodizations and Stair-like Reverse Biases Detachment of Anodic Aluminum Oxides in Sulfuric and Oxalic Acid Electrolyte. J. Vis. Exp. (128), e56432, doi:10.3791/56432 (2017).

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