单通AAO模板应用——金属纳米多孔膜的制备

一般来说，AAO模板主要用于纳米线的制备，这里我们介绍一个用AAO模板制备可调的另外一类纳米结构，纳米孔——纳米线阵列的反结构。

图1.（a）纳米孔（左）和纳米线（右）结构示意图。（b）Ni纳米多孔膜制备流程示意图：Au膜沉积(I)，PMMA填充(II)，模板去除(III)，Ni电化学沉积(IV)，PMMA去除(V)。

        对于超级电容器来说，电极的比表面积越大越有利于电容器性能的提高。因此，人们通过采用一维纳米结构（纳米线、纳米管）来提高电极材料的比表面积。然而，这种纳米结构存在两个严重缺点，一是当结构的长径比较大时就会发生团聚现象，二是结构的机械性能较差。

        AAO模板具有可调的纳米结构，它可以说是纳米线阵列的反结构（如图1a所示），具有高比表面的同时，又有较大的机械强度，而且，孔的长径比越大，膜越厚，机械强度越大，而且不存在团聚的问题。然而，AAO的材质是不导电的，所以无法直接用作超级电容器的电极。不过，通过模板结构的转印，就可以采用单通AAO模板制备出金属纳米多孔模板，这种金属模板的结构与AAO相同，只是原来氧化铝的位置被导电金属取代了。2014年，Huaping Zhao等采用高分子填充结合电化学沉积，成功实现了这种转移，首先在单通AAO表面沉积一层Au薄膜，然后涂覆PMMA，使PMMA填充到AAO的孔道中，接着将AAO去除，就得到了PMMA纳米线阵列，之后通过直流电化学沉积法，以所镀的Au多孔膜为电极，制备Ni纳米多孔膜，在此过程中，Ni填充了PMMA纳米线阵列的空隙位置，即原来AAO所占的位置。

        他们所用的单通AAO以及所制备的Ni纳米多孔膜如图7所示。所用的AAO孔结构为四方结构，这是因为它是通过纳米压印预制凹坑制备的，他们也在文中提到这种排列的AAO的孔隙率不如六角密排的高，其实，不需要采用纳米压印，而采用传统的两步氧化法制备的短程有序的单通AAO即可获得更大的比表面积，而且可以很容易地获得面积超过一百平方厘米的AAO模板。他们制备的Ni纳米多孔膜的厚度达到了8.4μm。

 参考文献：

Adv. Mater. 2014, 26, 7654–7659