一种双面镀层的阳极氧化铝纳米结构及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种双面镀层的阳极氧化铝纳米结构及其制备方法和应用。具体地，本发明专利技术公开了一种双面镀层的阳极氧化铝纳米结构，所述结构包括第一金属镀层、第二金属镀层以及位于所述第一金属镀层和所述第二金属镀层之间的层状多孔氧化铝层，且所述层状多孔氧化铝层中负载有染料分子。本发明专利技术还公开了所述双面镀层的阳极氧化铝纳米结构的制备方法和应用。所述双面镀层的阳极氧化铝纳米结构具有能量利用率高、易于实现染料分子受激辐射的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料领域，具体地涉及一种双面镀层的阳极氧化铝纳米结构及其制备方法和应用。
技术介绍
光子晶体因为其在光波长度上具有周期性的折射率变化，因此具有相应的光子禁带，波长位于光子禁带范围的光波无法在光子晶体内部传播，因此，光子晶体有望作为高性能光学器件的关键材料，近期获得了广泛的关注。基于此，本专利技术提供了一种新型的双面镀层的阳极氧化铝纳米结构，利用所述结构中的光子晶体的光子禁带可有效实现对所述结构中负载的染料分子的受激辐射的调控。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的双面镀层的阳极氧化铝纳米结构，利用所述结构中的光子晶体的光子禁带可有效实现对所述结构中负载的染料分子的受激辐射的调控。本专利技术的第一方面，提供了一种双面镀层的阳极氧化铝纳米结构，所述结构包括第一金属镀层、第二金属镀层以及位于所述第一金属镀层和所述第二金属镀层之间的层状多孔氧化铝层，且所述层状多孔氧化铝层中负载有染料分子。在另一优选例中，所述纳米结构的厚度为1-1000μm；和/或所述第一金属镀层的厚度为1-5000nm；和/或所述第二金属镀层的厚度为0.1-50μm；和/或所述层状多孔氧化铝层的厚度为0.1-1000μm。在另一优选例中，所述纳米结构的厚度为2-500μm，较佳地为3-300μm。在另一优选例中，所述第一金属镀层的厚度为3-3000nm，较佳地为5-2000nm。在另一优选例中，所述第二金属镀层的厚度为0.1-30μm，较佳地为0.14-15μm。在另一优选例中，所述层状多孔氧化铝层的厚度为0.5-500μm，较佳地为1-400μm。在另一优选例中，所述第一金属镀层、所述层状多孔氧化铝层和所述第二金属镀层的厚度比为1：10-1000：1-500。在另一优选例中，所述第一金属镀层、所述层状多孔氧化铝层和所述第二金属镀层的厚度比为1：50-500：2-300，较佳地为1：80-400：2-200。在另一优选例中，所述第二金属镀层的反射率≥85％，较佳地≥90％，更佳地≥95％。在另一优选例中，所述第一金属镀层和/或所述第二金属镀层的所述金属可相同或不同，分别独立地选自下组：Cr、Ti、Ni、Ag、Au、Pt、Fe、Cu、或其组合。在另一优选例中，所述第一金属镀层和所述第二金属镀层的所述金属相同。在另一优选例中，所述染料分子选自下组：罗丹明B、罗丹明6G、PM597、或其组合。在另一优选例中，所述层状多孔氧化铝层的层数为2-10000层，较佳地为2-8000层，更佳地为2-5000层。在另一优选例中，所述层状多孔氧化铝层的层间距为10-5000nm，较佳地为50-3000nm，更佳地为80-2000nm。在另一优选例中，所述层状多孔氧化铝层中任意两相邻层间层间距的比值为0.7-1.3，较佳地为0.8-1.2，更佳地为0.9-1.1。在另一优选例中，所述层状多孔氧化铝层为多孔结构，且其孔隙率为3－80％，较佳地为10－70％，更佳地为20－60％。在另一优选例中，所述孔均匀分布于所述层状多孔氧化铝层中。在另一优选例中，所述“均匀分布”是指任一单位面积内的孔隙率与整个所述层状多孔氧化铝层的孔隙率的比值为0.7-1.3，较佳地为0.8-1.2，更佳地为0.9-1.1。在另一优选例中，所述“负载”为物理吸附。在另一优选例中，所述染料分子均匀分散于所述层状多孔氧化铝层中。在另一优选例中，所述“均匀分散”指任一单位面积内的染料分子的负载量与所述层状多孔氧化铝层中所述染料分子的平均单位面积内的负载量的比值为0.7-1.3，较佳地为0.8-1.2，更佳地为0.9-1.1。在另一优选例中，所述染料分子为颗粒状。在另一优选例中，所述纳米结构在波长为532nm的激光激发下的荧光谱图在所述层状多孔氧化铝层的光子禁带边缘具有强激射峰，且所述强激射峰的位置随着光子禁带的位置移动而移动。在另一优选例中，所述纳米结构是采用本专利技术第二方面所述的方法制备的。本专利技术的第二方面，提供了一种本专利技术第一方面所述纳米结构的制备方法，所述方法包括如下步骤：a)提供一层状多孔阳极氧化铝薄片，所述层状多孔阳极氧化铝薄片是如下制备的：a-1)提供一铝片，在周期性电压控制引导下进行阳极氧化处理，得到层状结构；a-2)将步骤a-1)所得层状结构置于第一溶液中进行刻蚀，得到所述层状多孔阳极氧化铝薄片；b)提供第二溶液，将步骤a)所得层状多孔阳极氧化铝薄片浸泡在所述第二溶液中，得到负载染料分子的层状多孔阳极氧化铝薄片；其中，所述第二溶液含有染料分子和树状大分子；c)分别在步骤b)所得负载染料分子的层状多孔阳极氧化铝薄片的两个主表面喷镀第一金属镀层和第二金属镀层，得到本专利技术第一方面所述纳米结构。在另一优选例中，在步骤a-1)之前还任选地包括如下步骤：a-0-1)使用第一溶剂对所述铝片进行脱脂处理；a-0-2)对前述步骤所得铝片进行退火处理；a-0-3)对前述步骤所得铝片进行电化学抛光处理；在另一优选例中，所述第一溶剂选自下组：丙酮、乙醇、三氯甲烷、或其组合。在另一优选例中，步骤a-0-2)所述退火处理的退火温度为300-650℃，较佳地为350-600℃，更佳地为400-550℃。在另一优选例中，步骤a-0-2)所述退火处理在所述退火温度的处理时间为2-15小时，较佳地为3-8小时。在另一优选例中，步骤a-0-3)所述电化学抛光处理的处理时间为1-60min，较佳地为2-30min。在另一优选例中，步骤a-1)所述阳极氧化处理的氧化温度为5-50℃，较佳地为10-30℃。在另一优选例中，步骤a-1)所述阳极氧化处理的氧化的周期时间为30s-3000s，较佳地为50-2000s。在另一优选例中，步骤a-1)所述阳极氧化处理的最低电压为15-30V，较佳地为18-26V。在另一优选例中，步骤a-1)所述阳极氧化处理的最高电压为45-65V，较佳地为48-56V。在另一优选例中，在步骤a-2)之前还包括如下步骤：使用第一处理液处理步骤a-1)所得层状结构以去除所述层状结构上未氧化的铝。在另一优选例中，所述第一处理液选自下组：氯化铜溶液、氯化锡溶液、氯化铁溶液、氯化汞溶液、硫酸铜溶液、或其组合。在另一优选例中，所述第一溶液的温度为25-60℃，较佳地为30-50℃。在另一优选例中，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双面镀层的阳极氧化铝纳米结构，其特征在于，所述结构包括第一金属镀层、第二金属镀层以及位于所述第一金属镀层和所述第二金属镀层之间的层状多孔氧化铝层，且所述层状多孔氧化铝层中负载有染料分子。

【技术特征摘要】
1.一种双面镀层的阳极氧化铝纳米结构，其特征在于，所述结构包括第一金
属镀层、第二金属镀层以及位于所述第一金属镀层和所述第二金属镀层之间的层状
多孔氧化铝层，且所述层状多孔氧化铝层中负载有染料分子。
2.如权利要求1所述的纳米结构，其特征在于，所述纳米结构的厚度为1-1000
μm；和/或
所述第一金属镀层的厚度为1-5000nm；和/或
所述第二金属镀层的厚度为0.1-50μm；和/或
所述层状多孔氧化铝层的厚度为0.1-1000μm。
3.如权利要求1所述的纳米结构，其特征在于，所述第一金属镀层和/或所述
第二金属镀层的所述金属可相同或不同，分别独立地选自下组：Cr、Ti、Ni、Ag、
Au、Pt、Fe、Cu、或其组合。
4.如权利要求1所述的纳米结构，其特征在于，所述染料分子选自下组：罗丹
明B、罗丹明6G、PM597、或其组合。
5.如权利要求1所述的纳米结构，其特征在于，所述纳米结构在波长为532nm
的激光激发下的荧光谱图在所述层状多孔氧化铝层的光子禁带边缘具有强激射峰，
且所述强激射峰的位置随着光子禁带的位置移动而移动。
6.一种权利要求1所述纳米结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下
步骤：
a)提...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟，王彪，许高杰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33