陽極氧化鋁模板染色實驗

本研究的目的是將其多孔性陽極氧化鋁（AAO）膜，經由通過陽極氧化的方 法使其孔徑、孔密度、膜厚可控制在 10〜500nm、108〜1011 pore．cm^-2 和 1〜

100μm。由於製備出的多孔性陽極氧化鋁模，其表面具有排列整齊之無數個奈米孔 洞，使其表面積增大，表面吸收力也會增強。因此可以利用其特點，將 AAO 拿去 作吸附的應用。

首先將其鋁材(99.7%)經砂紙研磨去除其表面粗糙後，拿去熱處理爐中進行退火處 理去除應力。再將鋁材置於電解液中進行電解拋光，使其表面變成光滑，就可以 進行第一次陽極處理了。將其鋁材放入陽極處理液中進行反應，長出具有奈米孔 洞的陽極處理薄膜，但此時生成的薄膜其孔洞排列序亂，因此我們會先將其第一 次陽極處理所產生的薄膜放入移除液中，將其薄膜去除留下孔洞凹槽，之後再進 行第二次陽極處理，此時孔洞會沿著凹槽陣列式的排列整齊，生成具有大面積的 多孔性陽極氧化鋁模板，其流程圖如圖 A-1-1 所示，而長出的孔洞如圖 A-1-2 所示。

實驗中我們使用有機的染料進行浸泡，經由不同的有機染料嘗試後，發現其 本身就具有 pH 指示劑的溴酚藍，其 AAO 試片的吸收是最明顯也是最佳的。而當 我們將 AAO 試片放入溴酚藍溶液中後，其試片表面就開始進行吸附作用，此時試 片會呈現暗橘紅色。之後將其含有溴酚藍 pH 指示劑的 AAO 試片拿去浸泡酸鹼溶 液來觀察是否也具備 pH 指示劑的特性。由實驗可得知，當我們將其試片浸泡入弱 酸溶液後，其表面迅速變成了黃色，反之，將其試片放入弱鹼性溶液後，其試片 表面呈現為淡藍色，由此可證，浸泡過溴酚藍溶液的 AAO 試片也具備了 pH 值檢 測劑的特性，其試片變色如圖 A-1-3 之(a)、(b)、(c)、(d)圖所示。

而與一般市售的石蕊試紙比起來，其 AAO 檢測劑具備了能重複使用的優點。

由於其孔洞為奈米等級，因此當染料吸附於孔洞中時，其吸附力足以讓試片能夠 重複使用。反之，當試片上的染料想要嘗試換其他的染料來附著時，此 AAO 試片 可以經由高溫熔解來去除其表面的染料，也可以用酒精將其染料分解使其去除。

因此不僅僅是可以重複測酸鹼變色，還可以同一試片進行不同染料的附著，如圖 A-1-3 之(e)、(f)圖所示。

由此研究我們可以得知，由於多孔性奈米陽極氧化鋁模板的比表面積大，導 致其本身的表面吸附力增強了，因此當其試片吸附溴酚藍指示劑後，陽極氧化鋁 膜的對其酸鹼性變得較為敏感。由此特性未來還可以應用於精確測量的尖端生物 技術上，甚至可用於生物醫學中。

圖 A-1-1 製備多孔性陽極氧化鋁流程圖 再將其試片放入電解液(15%過 氯酸+15%單丁醚乙二酯+15%

乙醇)中進行電解拋光 10 分鐘

將其試片放入陽極處理液(10%

硫酸)中，進行第一次陽極處理 (15℃，20 小時)

將其試片放入移除液(1.8%鉻酸 +6%磷酸)中，進行移除第一次 陽極處理膜(60℃，1 小時)

就可得到多孔性陽極氧化鋁 奈米模板

將鋁材放入熱處理爐進行退火 處理(550℃，1 小時)

鋁材經機械研磨

將其試片放入陽極處理液(10%

硫酸)中，進行第二次陽極處理 (15℃，20 小時)

圖 A-1-2 多孔性陽極氧化鋁孔洞之 SEM 圖：（a）孔洞為 10nm；（b）孔洞為 20nm

圖 A-1-3 多孔性陽極氧化鋁孔洞之變色圖：（a）浸泡染料短時間之呈現淡藍色；（b）

浸泡染料長時間達到飽和，呈現暗橘紅色；(c)將其試片放入弱酸溶液中，呈現淡 黃色；(d)將其試片放入弱鹼溶液中，呈現淡藍色；(e)將其含染料的試片進行酒精