專利名稱：強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板及制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光致發(fā)光材料與納米結(jié)構(gòu)材料的結(jié)合，尤其是強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板及制法。
背景技術(shù)：
隨著納米材料、納米技術(shù)的興起，很多結(jié)合制備的一維、準(zhǔn)一維納米磁性，半導(dǎo)體發(fā)光材料層出不窮。例如在氧化鋁模板中制備了ZnO納米線發(fā)光，TiO2納米線發(fā)光等。另外氧化鋁模板本身也能具有一定的發(fā)光性能，不同的酸來陽極氧化或者對它進(jìn)行熱處理都可以提高它的光致發(fā)光性能。中科院固體所的張立德教授課題組，南大的吳興龍教授課題組都對模板本身的發(fā)光做過研究，確認(rèn)是氧化鋁模板中的氧缺位導(dǎo)致。(請李博士引用原文張立德和吳興龍)，納米氧化鋁模板尤其大尺寸納米孔洞的氧化鋁模板在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)有公開，如本申請人00112370一種大尺寸納米有序孔洞模板的制備方法，在金屬鋁、鋁合金或單晶鋁的表面首先生成一個大面積有序圖案，再用陽極氧化方法，在鋁或鋁合金上生成大面積的有序納米孔洞模板。單晶鋁作基底，直接陽極氧化。本發(fā)明可以產(chǎn)生高密度大面積六角對稱有序的長孔洞的納米孔洞模板，用作有序磁記錄介質(zhì)時，記錄密度高。模板也可以用來制備有序納米管，生長有序納米棒等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板及制法。尤其是納米孔洞結(jié)構(gòu)的強(qiáng)發(fā)光氧化鋁PAA模板，有類似紅寶石的極強(qiáng)的光致發(fā)光，提供一種工藝性能好、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量容易控制的制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板，其特征是摻有0.01-2at％Cr離子的氧化鋁模板，尤其是具有納米孔洞的氧化鋁模板。
本發(fā)明的制法是1、陽極氧化制備氧化鋁模板。將高純鋁片(99.999％)制備納米孔洞模板，然后以金屬鹽溶液浸泡PAA模板。所述金屬為Cr、Eu，Mn、Fe或Ti金屬的鹽溶液。然后經(jīng)煅燒摻有Cr、Eu、Mn、Fe或Ti金屬離子納米孔洞氧化鋁模板。
鉻鹽等金屬鹽溶液的濃度一般5wt％-20wt％，然后經(jīng)煅燒摻有Cr的PAA。這時浸泡過的PAA模板的納米孔洞中會吸附一些微量的Cr鹽。另外可以用同樣的方法在氧化鋁模板中摻入Eu，Mn，Ti等雜質(zhì)，可以根據(jù)需要人為控制模板的發(fā)光性質(zhì)。
熔煉鋁鉻合金，其中摻入Cr 0.01-2at％，更容易人為控制鉻在合金的含量，線切割合金鋁錠，切成薄片。清洗后以制備納米孔洞的氧化鋁模板的方法制備。
以氧化鋁模板(PAA)為母體，摻入三價Cr離子，將摻雜的PAA煅燒使其形成一定的γα相，那么就會有類似紅寶石的極強(qiáng)的光致發(fā)光，發(fā)光波長在692nm附近，而且線寬很窄，保證了發(fā)光具有極好的單色性。盡管當(dāng)煅燒溫度超過1250℃時所有的氧化鋁都形成了α相，這時的發(fā)光性能最好，但是由于大規(guī)模的相轉(zhuǎn)變會破壞原有氧化鋁模板的納米孔洞結(jié)構(gòu)，而使其喪失模板的功能。該發(fā)明就是通過適當(dāng)?shù)目刂旗褵郎囟?，使得氧化鋁模板在γ相到α相的轉(zhuǎn)變沒有充分，微量存在的γ相仍然可以使PAA保持其固有的納米孔洞結(jié)構(gòu)，而大量的α相已經(jīng)使PAA具有了良好的光致發(fā)光性能。這樣就可以利用氧化鋁發(fā)光模板結(jié)合納米孔洞內(nèi)的填充材料制備多重性能的納米復(fù)合功能材料，設(shè)計更多納米復(fù)合發(fā)光器件。
本發(fā)明的特點是本發(fā)明得到一種強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板。具有更高的類似紅寶石的光致發(fā)光效率，制備方法工藝性能好、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量容易控制?？梢杂糜诟鞣N光致發(fā)光和光學(xué)器件的應(yīng)用。
四

圖1為本發(fā)明1000℃煅燒的摻Cr的PAA模板的光致發(fā)光譜。波長在694nm附近有非常尖銳的發(fā)光峰，正對應(yīng)于紅寶石的發(fā)光位置(見圖1中對比圖)。從1000℃煅燒的摻Cr的PAA模板掃面電鏡照片來看有非常好的納米孔洞結(jié)構(gòu)孔徑大概是80nm。
五具體實施例方式
方法1(1)陽極氧化制備氧化鋁模板。(參考中國專利00112370公開)將高純鋁片(99.999％)在500℃退火5小時。
分別用乙醇，NaOH浸泡去除表面的油脂和氧化層。
0.4M的硫酸溶液作為電解液，在0℃27V的直流電壓下電解5小時。
用6wt％的磷酸溶液作為擴(kuò)孔液在30℃下對制備的模板擴(kuò)孔。(具體時間對應(yīng)于所需要的孔徑大小)。
類似的辦法用草酸或磷酸作為電解液可以制備不同參數(shù)的氧化鋁模板。
(2)鉻鹽溶液浸泡PAA模板。
將制備好的PAA模板浸入5wt％-20wt％的鉻鹽溶液5-30分鐘取出，用濾紙小心地擦去模板表面的液體，然后在空氣中晾干。常用的鉻鹽是硫酸鉻、硝酸鉻。一般在常溫和常壓的條件下進(jìn)行，溶液的溫度提高可以使浸入的時間減少。
(3)煅燒摻有Cr的PAA。這時浸泡過的PAA模板的納米孔洞中會吸附一些微量的CrSO4，將它用兩片硅片壓住放入馬夫爐中煅燒升溫速率＜200℃/小時煅燒溫度900-1200℃不等(根據(jù)具體情況而定)煅燒時間2-10小時特點操作簡單、方便，很容易大量制備。
方法2(1)熔煉鋁鉻合金(這時可以人為控制鉻在合金的含量)。
一般含量在0.5at％為易。(范圍很寬，0.01at％-2at％都可)線切割合金鋁錠，切成薄片。
用砂紙打磨薄片表面，然后500℃退火5小時。
按照方式一(1)進(jìn)行陽極氧化制備模板。
(2)按照方式一(3)進(jìn)行煅燒。
特點工藝比較復(fù)雜，但是摻入的Cr很均勻，而且可以控制。
可以用同樣的方法在氧化鋁模板中摻入Eu，Mn，Ti等雜質(zhì)，可以根據(jù)需要人為控制模板的發(fā)光性質(zhì)。金屬鹽溶液浸泡的方法更容易得到結(jié)果，成本額外的增加很小。
用方法1制備的還摻有微量Eu，Mn或Ti等雜質(zhì)金屬離子的發(fā)光圖譜亦如圖1。
權(quán)利要求
1.強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板，其特征是摻有0.01-2at％金屬離子的氧化鋁模板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板，其特征是氧化鋁模板是具有納米孔洞的氧化鋁模板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板，其特征是摻有Cr、Eu，Mn、Fe或Ti金屬離子。
4.強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板制備方法，先以陽極氧化法制備納米孔洞氧化鋁模板，其特征是將納米孔洞氧化鋁模板用鉻鹽、Eu、Mn、Fe或Ti鹽溶液浸泡，然后經(jīng)煅燒摻有Cr、Eu、Mn、Fe或Ti金屬離子納米孔洞氧化鋁模板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板制備方法，其特征是將制備好的納米孔洞氧化鋁模板浸入5wt％-20wt％的鉻鹽、Eu、Mn、Fe或Ti鹽溶液5-30分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板制備方法，其特征是所述鹽溶液為硫酸鹽或硝酸鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板制備方法，其特征是熔煉鋁和摻雜金屬的合金，其中摻入Cr、Eu、Mn、Fe或Ti 0.01-2at％，并以此為原料制備納米孔洞的氧化鋁模板。
全文摘要
強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板，摻有0.01－2at％金屬離子的氧化鋁模板。氧化鋁模板是具有納米孔洞的氧化鋁模板。摻有Cr、Eu，Mn、Fe或Ti金屬離子。強(qiáng)發(fā)光氧化鋁模板制備方法是，先以陽極氧化法制備納米孔洞氧化鋁模板，將納米孔洞氧化鋁模板用鉻鹽、Eu、Mn、Fe或Ti鹽溶液浸泡，然后經(jīng)煅燒摻有Cr、Eu、Mn、Fe或Ti金屬離子納米孔洞氧化鋁模板。本發(fā)明具有更高的類似紅寶石的光致發(fā)光效率，制備方法工藝性能好、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量容易控制。
文檔編號C25D11/18GK1598074SQ20041001466
公開日2005年3月23日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
發(fā)明者李濤, 楊紹光, 都有為 申請人:南京大學(xué)