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

Получаемые данным способом АОНМ являются симметричными, поскольку имеют одинаковый диаметр пор по всей толщине мембраны. Однако для ряда практических применений, например для нано- и ультрафильтрации, биосепарации, а также для выращивания живых клеток и биокультур, необходимы так называемые анизотропные (ассиметричные) АОНМ, имеющие двухслойную пористую структуру с разным диаметром пор. Анализ литературы показал, что на данный момент сведения о способах получения и исследовании морфологии ассиметричных АОНМ практически отсутствуют. Целью данной работы являлась разработка методики получения анизотропных мембран на основе ПАОА. Формирование ПАОА проводилось на автоматизированном экспериментальном комплексе, позволяющем проводить анодирование при различной температуре электролита, напряжении и плотности тока, а также регистрировать зависимости тока или напряжения от времени. В качестве подложек использовались образцы предварительно отожженной ( Т = 450 °С, 30 мин), химически очищенной (3 %-й NaOH, Т = 60 °С, t = 60 c) алюминиевой фольги (А99) толщиной 100 и 500 мкм с площадью рабочей поверхности от 4 до 25 мкм 2 . Анодирование образцов проводилось с использованием как однокомпонентного (3 %-я С 2 Н 2 О 4 ), так и многокомпонентного электролита (МКЭ) (50 г/л С 2 Н 2 О 4 + 100 г/л С 6 Н 8 О 7 + 50 г/л Н 3 ВО 3 + 100 мл/л С 3 Н 8 О). Для получения высокоупорядоченных ПАОА применялась методика двухступенчатого гальваностатического (ГСР) анодирования (ДСА) алюминия, позволяющая исключить стадию электрополировки металла. Методика ДСА предусматривает первичное анодирование алюминия в выбранном электролите с последующим химическим удалением сформированного оксида в водном растворе CrO 3 + H 3 PO 4 , нагретом до 60 °С, а затем повторное анодирование в том же или ином электролите при аналогичных параметрах процесса. Условия ГСР- ДСА химически очищенного алюминия в выбранных электролитах представлены в табл. 1. Условия формирования высокоупорядоченных ПАОА Таблица 1 Группа образцов Условия анодирования 1 Первая стадия: 3 %-я C 2 H 2 O 4 , j a = 18 мА/см 2 , t 1 = 60 мин, Т = (10-12) °С Вторая стадия: 3 %-я C 2 H 2 O 4 , j a = 18 мА/см 2 , t 2 = (60-240) мин, Т = (10-12) °С 2 Первая стадия: 3 %-я C 2 H 2 O 4 , j a = 18 мА/см 2 , t 1 = 60 мин, Т = (10-12) °С Вторая стадия: МКЭ, j a = 18 мА/см 2 , t 2 = (60-240) мин, Т = (18-22) °С Время анодирования на второй стадии ДСА выбиралось в зависимости от требуемой толщины оксида и составляло от 60 до 240 мин. Поддержание заданной температуры электролита проводилось с помощью холодильника на основе элементов Пельтье и магнитной мешалки. Данные кинетических зависимостей роста оксида U a (t) автоматически регистрировались с помощью электронного цифрового самописца «ЭРБИЙ-7115», сопряженного с компьютером. Файлы, созданные электронным цифровым самописцем, обрабатывались с помощью программы MS Excel. Для получения проницаемых мембран на металлической подложке использовалась методика утонения барьерного слоя ПАОА [11-13], которая заключалась в последовательном уменьшении напряжения (на 10 % от текущего значения) ГСР-анодирования. Уменьшение напряжения проводилось до значения I < 1 мА. Продолжительность выдержки на каждой ступени определялась временем установления стационарного тока. В конце процесса утонения барьерного слоя АОНМ все еще соединена с алюминиевой подложкой. Ослабление адгезии АОНМ к подложке и увеличение степени открытости пор со стороны барьерного слоя осуществлялось путем дополнительной выдержки образцов в электролите при минимальном значении тока в течение 30 мин. Удаление алюминиевой подложки осуществлялось в водном растворе HCl + CuCl 2 + H 2 O, при этом на поверхность пористого слоя ПАОА наносился слой защитного лака, препятствующий контакту раствора с оксидом. По завершению процесса слой защитного лака удалялся ацетоном. На завершающем этапе образцы промывались в дистиллированной воде и сушились на воздухе. Оценка толщины алюмооксидных нанопористых мембран (АОНМ), отделенных от металлической подложки, проводилась c помощью цифрового оптического стереомикроскопа Motic SMZ-186-BL. 93