Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

DOI: 10.37614/2307-5252.2020.3.4.020 УДК 539.216:544.653.23 АНИЗОТРОПНЫЕ АЛЮМООКСИДНЫЕ НАНОПОРИСТЫЕ МЕМБРАНЫ А. Н. Кокатев, С. Г. Васильев, Н. М. Яковлева, К. В. Степанова Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Россия Аннотация Показана возможность получения нового типа алюмооксидных нанопористых мембран на основе самоорганизованных анодных оксидов алюминия. Формирование пористых анодных оксидов алюминия проводилось гальваностатическим двухступенчатым анодированием алюминия в 3 %-й С 2 Н 2 О 4 и многокомпонентном электролите при термостатировании процесса. Методом атомно-силовой микроскопии показано, что применение методики утонения барьерного слоя с последующим химическим удалением алюминия позволяет получить проницаемые анизотропные мембраны с высокой степенью открытости пор. Ключевые слова : алюминий, оксидные пленки, анодирование, нанопористый, мембрана, морфология поверхности, атомно-силовая микроскопия. ANISOTROPIC MEMBRANES BASED ON POROUS ANODIC ALUMINA FILMS A. N. Kokatev, S. G. Vasiliev, N. М. Yakovleva, К. V. Stepanova Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, Russia Abstract In the present study, we report the development of a new type of anodic aluminium oxide membranes. Nanoporous alumina films have been fabricated by galvanostatic two-step anodizing technique. For the 1 st group of samples at both stages was used water solution of oxalic acid as an electrolyte; and for the 2 nd group at the 2 nd stage was used a special multicomponent electrolyte. Using atomic force microscopy, it was found that a method of barrier layer thinning “ from above ” in combination with chemical removal of metal enables permeable anisotropic alumina membranes fabrication. Keywords: aluminum, oxide films, anodizing, nanoporous, membrane, surface morphology, atomic force microscopy. В последнее время пористые анодные оксиды алюминия (ПАОА), формируемые анодированием алюминия и алюминиевых сплавов в умеренно растворяющих оксид электролитах, например, в водных растворах серной, щавелевой, ортофосфорной и других кислот [1-3], вызывают большой интерес у исследователей благодаря широкому спектру их применения в нанотехнологиях. ПАОА могут иметь толщину от нескольких сотен нанометров до ста микрометров и состоят из тонкого барьерного, примыкающего к поверхности металла и пористого слоев. Поры в таком оксиде представляют собой плотно упакованные цилиндрические каналы одинакового диаметра, изменяющегося в зависимости от условий формирования от 10 до 250 нм, нормальные к поверхности металла и находящиеся в центрах гексагональных ячеек [2]. Для ряда практических применений ПАОА, например для фильтрации в хроматографии, химической промышленности, газовой отрасли, медицины (адресная доставка лекарств), а также для темплейт-синтеза упорядоченных наноструктурированных материалов (нанотрубок, наночастиц, нанопроволок и др.), необходимы сквозные нанопористые мембраны, т. е. пористые анодные оксиды алюминия без барьерного слоя [4-8]. Алюмооксидные нанопористые мембраны (АОНМ) обладают рядом уникальных свойств, в том числе механической прочностью, термической стабильностью и химической стойкостью, поэтому востребованы в наноэлектронике, нанооптике, медицине и здравоохранении, биотехнологиях и энергетике. Обычно сквозные мембраны на основе ПАОА получают способом, сочетающим в себе формирование пористого оксида с заданными размерными параметрами (диаметр пор, ячеек, толщина), отделение ПАОА от алюминиевой подложки с последующим химическим травлением барьерного слоя [9]. Отделение ПАОА от алюминиевой подложки осуществляется химическим травлением алюминия с использованием ионов солей тяжелых металлов (HgCl 2 или CuCl 2 ) или методом катодной поляризации [10]. 92