Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2022(13))

Наиболее перспективным объектом для создания функциональных нанокомпозитных материалов является самоорганизованный пористый анодный оксид алюминия (ПАОА). Он характеризуется регулярно расположенными цилиндрическими порами наноразмерного диаметра, которые формируются на поверхности алюминиевой подложки простым, надежным и экономически выгодным методом электрохимического анодирования. Обзор литературы показывает, что применяемые в настоящий момент методики анодирования алюминия обеспечивают возможность формирования ПАОА с заданными структурно-морфологическими характеристиками (диаметр пор, пористость, плотность расположения пор, толщина). Это достигается путем предварительного структурирования поверхности алюминиевой подложки, изменения состава электролита или условий процесса анодирования (напряжения, плотности тока, температуры, времени) [1, 2, 5, 6]. Варьированием условий процесса анодирования могут быть получены ПАОА с диаметром регулярных пор от 20 до 400 нм, плотностью расположения пор 108-1011 пор / см2 и толщиной от нескольких сотен нанометров до сотни микрометров [1, 2]. Следует отметить, что для ряда практических применений необходимы сквозные пористые мембраны, полученные удалением барьерного слоя ПАОА. Алюмооксидные нанопористые мембраны (АОНМ) обладают высокой удельной поверхностью, механической прочностью, термической стабильностью и химической стойкостью. Благодаря этому АОНМ широко используются для ультратонкой фильтрации жидкостей и газов (хроматография, химическая промышленность, газовая отрасль), в темплейт-синтезе наноматериалов, а также как платформы для биосенсоров и исследования процессов роста клеток [7-9]. Представляется весьма привлекательным использование АОНМ в качестве основы для получения различных нанокомпозитных материалов, состоящих из проницаемой пористой основы (матрицы) и осажденного наполнителя — металлических (Fe, Cu, Ni, Au, Ag и др.) или оксидных (SiO 2 , TiO 2 и др.) частиц [5, 9, 10]. В этом случае будет исключаться возможность агрегации наночастиц, находящихся в порах АОНМ. В зависимости от вида осаждаемых частиц возможно создание нанокомпозитных материалов различной функциональности, в том числе антибактериальных и каталитически активных фильтрующих материалов для очистки воздуха и воды от токсичных веществ и патогенных микроорганизмов. Целью данной работы являлось получение путем модификации алюмооксидных нанопористых мембран частицами y-MnO 2 и Ag нанокомпозитных покрытий и изучение их структуры. Объектами исследования являлись две группы АОНМ на основе пористых анодных оксидов алюминия до и после модификации наночастицами y-MnO 2 и Ag. Для формирования ПАОА использовались образцы алюминиевой фольги (А99) толщиной 5обр. = 500 мкм и площадью Sобр. = 8 см2, термообработанные при температуре 450 °С в течение 30 мин. Перед анодированием проводилась последовательная химическая очистка образцов в 3 %-м NaOH при температуре 40 °С и 10 %-й HNO 3 при комнатной температуре в течение (10-20) с. Затем образцы промывались в дистиллированной воде. Формирование первой группы образцов проводилось по методике двухступенчатого анодирования (ДСА) алюминия в гальваностатическом режиме (ГСР) при постоянной плотности тока и температуре электролита, которая поддерживалась постоянной посредством перемешивания раствора магнитной мешалкой. Вторая группа образцов была получена с применением методики двухслойного анодирования алюминия [11]. Подробно условия анодирования всех групп образцов представлены в таблице. Регистрация данных кинетических зависимостей роста ПАОА Ua(ta) и ja(ta) выполнялась с помощью цифрового двухкоординатного регистратора «Эрбий-7115», сопряженного с компьютером. Формирование нанокомпозитных покрытий проводилось осаждением наночастиц y-MnO 2 и Ag в поры АОНМ. При осаждении наночастиц y-MnO 2 в поры АОНМ реализуется идея создания композитного материала с высокой каталитической активностью, а при осаждении наночастиц Ag — с антимикробными свойствами. Модификация АОНМ термостабильными частицами y-MnO 2 проводилась методом термического разложения перманганата калия посредством пропитки образцов в теплом растворе 5 %-го KMnO4 10 мин и последующей сушки на воздухе при 220 °С в течение 10 мин [13]. Осаждение наночастиц Ag в поры АОНМ осуществлялось с применением методики фотохимического синтеза [6], которая заключалась в пропитке образцов в водном растворе 0,1 М AgNO3 в течение 30 мин и последующем восстановлении серебра в процессе непрерывного воздействия ультрафиолетового излучения с длиной волны X= 325 нм в течение 30 мин. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 1. С. 173-179. Transactions of the Kala Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 1. P. 173-179. © Мотин Г. Ю., Кокатев А. Н., 2022 174