МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ

Anodized aluminum oxide (AOA) is applied in many technological areas such as formation of decorative or anticorrosive coating, hydrophobic and hydrophilic surfaces, development of functional micro- and nanomaterials. Due to unique properties of porous structure (most direct, regular and through pore...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2021
Hauptverfasser:	Rozhdestvenska, Liudmyla, Kudelko, Kateryna, Ogenko, Volodymyr, Chang, Menglei
Format:	Artikel
Sprache:	Englisch
Veröffentlicht:	V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2021
Online Zugang:	https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/263
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Ukrainian Chemistry Journal
Завантажити файл:

Institution

Ukrainian Chemistry Journal

_version_	1871465660054241280
author	Rozhdestvenska, Liudmyla Kudelko, Kateryna Ogenko, Volodymyr Chang, Menglei
author_facet	Rozhdestvenska, Liudmyla Kudelko, Kateryna Ogenko, Volodymyr Chang, Menglei
author_institution_txt_mv	[ { "author": "Liudmyla Rozhdestvenska", "institution": "Vernadskii Institute of General and Inorganic Chemistry N.A.S of Ukraine, Kyiv, Palladin av., 32\/34, 03142 Ukraine" }, { "author": "Kateryna Kudelko", "institution": "Vernadskii Institute of General and Inorganic Chemistry N.A.S of Ukraine, Kyiv, Palladin av., 32\/34, 03142 Ukraine" }, { "author": "Volodymyr Ogenko", "institution": "Vernadskii Institute of General and Inorganic Chemistry N.A.S of Ukraine, Kyiv, Palladin av., 32\/34,03142 Ukraine" }, { "author": "Menglei Chang", "institution": "School of Materials Science and Energy Engineering, Foshan University, Jiangwan Ferst Road, Chancheng, Foshan 528000, Guangdong, China" } ]
author_sort	Rozhdestvenska, Liudmyla
baseUrl_str	https://ucj.org.ua/index.php/journal/oai
collection	OJS
datestamp_date	2026-07-22T08:23:45Z
description	Anodized aluminum oxide (AOA) is applied in many technological areas such as formation of decorative or anticorrosive coating, hydrophobic and hydrophilic surfaces, development of functional micro- and nanomaterials. Due to unique properties of porous structure (most direct, regular and through pores with size in a narrow range) AOA films can be used for membrane separation. The morphological features of such films mainly depend on synthesis conditions. This review consists of the models of pore formation on the aluminum surface and the correlation parameters of films with anodizing conditions. Particular attention is paid to the influence of synthesis factors (electrolyte composition, voltage, temperature conditions, etc) on the porous structure of AOA and the film thickness that determines the mechanical strength of membranes. The optimal voltage values for the porous structure arraingment of anodized aluminum oxide were indicated for each electrolyte. It is noted formation of cylindrical shaped pores with controllable pore diameters, periodicity and density distribution can be produced during two-stage anodizing. The pre-treatment of the metal surface and stage of separation of the formed film from its surface are also considered. Modern research are mainly aimed to synthesis of porous AOA membranes in new anodizing electrolytes and determining pore formation factors on the aluminum surface.&nbsp; The new anodizing conditions in most popular electrolytes (oxalic, sulfuric, phosphoric acids) for obtaining of porous AOA with the required morphological features is also under investigation. Such conditions include, for example, a lower voltage or higher temperature in case for a particular electrolyte. To avoid of local heating the electrolytes with additional components, for example, organic additives is also studied. Some practical aspects of AOA membrane utilization obtained under certain conditions are considered.
doi_str_mv	10.33609/2708-129X.86.12.2020.67-102
first_indexed	2025-09-24T17:43:36Z
format	Article
fulltext	67 УДК 544.726+544.35+546.831+66.081.6+543.54+ 544.72 doi: 10.33609/2708-129X.86.12.2020.67–102 МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ Л. М. Рождественська1, К. О. Куделко1, В. М. Огенко1, М. Чанг2 1 Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В. І. Вернадського НАН України, просп. Ака- деміка Палладіна, 32/34, Київ 03142, Україна 2 Школа матеріалознавства та енергетичної інженерії, Університет Фошань, Цзянвань Перший Шлях, Чанчен, Фошань, 528000, Гуандун, Китай е-mail: ludar777@ukr.net Анодний оксид алюмінію (АОА) знаходить своє застосування в численних технологіч- них сферах, включаючи створення декоративних покриттів, гідрофобних і гідрофільних поверхонь, захист від корозії, а також виготовлення функціональних мікро- і наномате- ріалів тощо. Завдяки унікальним особливостям пористої структури, а саме прямим, регу- лярним та наскрізним порам, розмір яких знаходиться у вузькому діапазоні, АОА застосо- вують для процесів мембранного розділення. Морфологічні особливості таких матеріалів значною мірою залежать від умов синтезу. У статті розглянуто моделі пороутворення на поверхні алюмінію та кореляції параметрів плівок з умовами анодування. Особливу увагу приділено впливу умов синтезу: складу електроліту, напруги, температурних умов тощо на пористу структуру АОА та товщину плівки, які визначають механічну міцність мембран. Показано, що для кожного електроліту встановлено певне значення напруги, за якої відбу- вається формування пористої структури Al2O3. Зазначено, що утворення AOА із заданою пористою структурою відбувається за двостадійного анодування, розглянуто також спо- соби попереднього оброблення поверхні металу та відділення сформованої плівки з його поверхні. Розглянуто деякі практичні аспекти застосування АОА мембран, отриманих за тих або інших умов. Ключові слова: мембрани, анодний оксид алюмінію, пористі плівки, нанопори, двоста- дійне анодування. ВСТУП. Створення селективних, хіміч- но і термічно стійких та механічно міцних мембранних матеріалів для розділення компонентів біологічних рідин є на сьогод- ні важливим та актуальним завданням [1]. Додатковими вимогами для мембран є стійкість до забруднень органічними ре- човинами (біозабруднень) та легкість мо- дифікування. Остання вимога є особливо важливою для мембран, які використову- ють у гемодіалізі, адже саме привиті до по- верхні антикоагулюючі речовини запобі- гають утворенню тромбів [2]. Саме таким опціям відповідають неорганічні мембрани на основі оксидів багатовалентних мета- лів, які застосовують для електродіалізного концентрування білків [3, 4], мікрофільт раційного розділення цих речовин [5], ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 68 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 ультрафільтраційного відділення білків від гемоглобіну [6], очищення крові [7], де- зінфекції води за рахунок затримки мемб- ранами хвороботворних мікроорганізмів [8] тощо. Більш того, модифікування зга- даними оксидами полімерних мембран на- дає їм стійкості до забруднень біогенного походження [9–13], що робить можливим їхнє використання для електродіалізного знесолення гліцерину – побічного продук- ту виробництва біопалива [11], а також для отримання концентрату рослинних білків при фільтруванні післяспиртової барди [9, 10, 12, 13]. Перевагою неорганічних мемб- ран перед полімер-неорганічними і особли- во перед полімерними є термічна стійкість: неорганічні мембрани можна легко регене- рувати відпалюванням та дезінфікувати па- ром або в автоклаві. Оскільки неорганічні мембрани характеризуються стійкістю до іонізуючого випромінювання, їх можна ви- користовувати для концентрування радіо- активних речовин. Суттєвим недоліком неорганічних мемб- ран, отриманих традиційним способом (пресуванням шихти з наступним прожа- рюванням), є великі нерегулярні пори [14]. Нерегулярність зумовлена розширення- ми – звуженнями проміжків між частинка- ми мікронних розмірів. При модифікуванні мембран неорганічною складовою для на- дання їм підвищеної роздільної здатності пори стають ще менш регулярними внаслі- док впливу модифікатора. Аналогічну ситу- ацію спостерігають на прикладі полімер-не- органічних мембран: частинки наповнюва- ча зумовлюють звивистість пор активного шару. Нерегулярні пори спричиняють упо- вільнення транспорту іонних та молекуляр- них компонентів розчину або розчинника. В ідеальному випадку неорганічним мембранам має бути притаманний комп- лекс характеристик: пористість, яка забез- печує не тільки високу продуктивність, але й необхідну механічну міцність, та вузький розподіл пор за розмірами. Полімерні, полі- мер-неорганічні та керамічні мембрани не відповідають таким критеріям. У зв’язку з цим мембранне матеріалознавство загалом спрямовано на створення неорганічних матеріалів саме зі вказаними параметрами. До таких мембранних матеріалів можна віднести анодний оксид алюмінію (АОА), який синтезують методом електрохімічно- го окислення поверхні металу. При цьому утворюється досить товстий шар оксиду, який зупиняє подальше окислення. Ос- таннім часом спостерігаємо підвищення інтересу до електрохімічного анодування Al завдяки дослідженням Masuda зі співав- торами [15]. Шляхом двостадійного ано- дування отримано високовпорядковану плівку Al2O3, яка містить шестикутні пара- лельні канали практично однакового роз- міру, які розташовані на однаковій відстані один від одного. Саме наявність таких уні- кальних характеристик і можливість спря- мовано регулювати їх під час синтезу зу- мовлюють застосування АОА як матриць для синтезу новітніх наноматеріалів (нано- ниток, нанотрубок) [16]. Цей прикладний аспект застосування АОА добре вивчено, відповідні відомості наведено в численних оглядах, наприклад, [17, 18]. АОА синте- зують на поверхні алюмінію для захисту його від корозії – перший патент отримано у Великобританії в 1923 р. З іншої сторони, АОА-плівка надає поверхні металу шорст кості, необхідної для нанесення фарби та лаку. УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 69https://ucj.org.ua Проте АОА використовують як мемб- рани, наприклад, для розділення газів [19] та рідин [20], фільтрації води та гемодіалі- зу [21, 22]. Тонкоплівкові АОА-мембрани можуть витримувати високий тиск тільки за наявності опорної конструкції. Так, для розділення біомолекул як підложку для отримання мембрани використовували кремній [23]. Такі мембранні системи от- римують за допомогою фотолітографії, у процесі термічного випаровування, трав- лення плазмою – це витратні та трудомісткі процеси [24]. Більш дешевим, швидким і більш екологічно безпечним методом виго- товлення АОА є метод синтезу з алюмініє- вих пластинок, використовуючи при цьому ці ж самі пластинки як підтримуючу сітку [25, 26]. Пористі анодні плівки можуть бути сформовані і на інших металах, таких як Mg, Nb, Ta, Sn, Ti, W, Zn, Zr [17], а також на кремнії [17]. Перевага АОА полягає у тому, що він може бути отриманий з дешевих та доступних матеріалів із використанням ре- агентів, які не є особливо небезпечними. Саму процедуру синтезу можна віднести до «eco-friendly». Слід зазначити, що відомості щодо впливу умов синтезу АОА на його пори- сту структуру, яка визначає функціональні властивості мембран, є дещо розрізненими. Мета цього огляду – систематизація відпо- відної інформації, зокрема щодо дії окре- мих факторів (струму, складу електроліту тощо) на якість плівок, зокрема особливу увагу приділено теоретичній оцінці вза- ємозв’язку розміру пор та густини стру- му. Розглянуто також можливі механізми пороутворення за анодного оксидування Al. Слід також зазначити, що в літерату- рі, в основному, наведено відомості щодо електрохімічного формування на поверхні алюмінію пористого АОА у вигляді тонких плівок (до 1 мкм). Проте їхнє відокремлен- ня від підкладки є основною складністю от- римання мембран. Певні труднощі пов’яза- но також із чистотою вихідного алюмінію. Відповідні нечисленні відомості також на- ведено у статті. Надано стислу інформацію щодо практичного застосування АОА за винятком тривіальної, що стосується анти- корозійних покрить та матриць для синте- зу наноматеріалів. Пориста структура та фазовий склад плівок АОА Окислення алюмінію. Анодування алю- мінію – це електрохімічне окислення, в ре- зультаті якого формується Al2O3. У цьому разі реакція утворення оксиду є термоди- намічно сприятливою. Прийнято вважати, що спонтанна реакція окислення алюмінію зумовлена значною зміною вільної енергії Гіббса згідно рівняння [27]: 3Al + 3H2O =Al2O3 + 6H+ + 6e- ΔGo = -871 кДж/моль. (1) Алюміній також легко реагує з во- дою, але дає різні стійкі продукти: Al2O3, Al(OH)3, Al3+, AlO2-. Тому для системи алю- міній – вода характерні шість реакцій (за відсутності комплексоутворювачів з алю- мінієм) [17]: Al3+ + 2H2O = AlO2- +4H+, (2) 2Al3+ +3H2O = Al2O3 +6H+, (3) Al2O3 + H2O = AlO2 - + 2H+, (4) Al = Al3+ +3e-, (5) Al + 2H2O = AlO2- + 4H+ + 3e-. (6) ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 70 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 Слід зазначити, що наявність або від- сутність пор у шарі АОА дуже залежить від кислотності розчину [28]. Коли анодуван- ня проводять у нейтральних, слабкокислих або основних розчинах, таких як H3BO3 або (NH4)2B4O7, формування оксиду є тер- модинамічно сприятливим за реакцією (1). Як відомо, в цих умовах формується ком- пактний оксидний шар, який називають оксидом бар’єрного типу (рис. 1). Корозійну тривкість Al у нейтральному середовищі досліджено у [29]. Якщо анодування прово- дять у сильній кислоті, наприклад, HClO4, алюміній розчиняється. Цей процес відо- мий як електрополірування алюмінію і від- бувається за реакцією (6) [30]. У слабкокис- лих середовищах, наприклад, у розведених сильних кислотах (сульфатній, фосфатній, хроматній) або у розчинах оксалатної кис- лоти утворюються оксидні плівки з гли- бокими порами (плівки пористого типу) [28]. Поширеною є думка, що формування пористого оксиду відбувається за рахунок комбінації реакції окислення (1) та подаль- шого розчинення Al2O3 у кислоті. Вплив електроліту на формування пористої структури АОА розглянуто далі. Рис. 1. Оксид алюмінію бар’єрного і по ристого типів. Адаптовано з [31]. Встановлено, що плівки оксиду алюмі- нію як бар’єрного, так і пористого типів складаються з двох шарів: внутрішнього високочистого оксиду алюмінію і зовніш- нього шару оксиду алюмінію, забрудненого різними домішками (рис. 1) [31]. Ступінь забруднення залежить від типу електроліту та вмісту адсорбованих аніонів на поверхні частинок Al2O3 [31]. Хроноамперометрія анодного окислення алюмінію. Тип плівки, що утворюється на алюмінієвому аноді за постійної напруги, відображають хроноамперометричні криві (рис. 2) [28]. На першому етапі анодуван- ня густина струму різко падає (ділянка 1), згодом на ділянці 2 вона проходить через мінімум, а пізніше різко підвищується і проходить через максимум (ділянка 3), піс- ля чого виходить на постійне значення (ді- лянка 4) [28]. Рис. 2. Хроноамперометричні криві, які від повідають утворенню АОА. Адаптовано з [28]. Отже, можна розкласти струм jp, що від- повідає утворенню плівки пористого типу на дві складові: jb – густина струму при утворенні плівки бар’єрного типу, і jhp – де- яка гіпотетична величина, що відповідає УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 71https://ucj.org.ua густині струму, яка пов’язана з утворенням пор. Густину струму jp визначають тільки напругою, а jhp залежить від типу електро- літу, температури і робочої напруги. Меха- нізм утворення пор включає чотири стадії, які відповідають ділянкам хроноампероме- тричної кривої. На першій стадії окислення поверхня алюмінію вкривається бар’єрним шаром, який складається з непровідного оксиду алюмінію (ρ = 1010–1012 Ом/см [32], тут ρ – питомий опір). Напруженість елек- тричного поля різко зростає у заглиблен- нях оксидної плівки (стадія 2), що призво- дить до розчинення оксиду за рахунок ло- кального зростання температури (стадія 3). Зважаючи на конкуренцію сусідніх точок стоку заряду, розвиток частини пор при- пиняється, що призводить до зменшення густини струму (стадія 4). Нарешті величи- на jp виходить на плато, яке відповідає ста- ціонарному стану рівномірного росту пор. Певне зменшення струму за перебігу три- валого окислення пов’язано з ускладнен- ням дифузії іонів у порах анодного оксиду алюмінію [33]. Фазовий склад АОА. За літературними даними, плівки АОА являють собою твер- ду рентгеноаморфну речовину, яка містить певну кількість води [34]. За даними деяких авторів, у бар’єрному шарі АОА присутня кристалічна фаза γ/-Al2O3 – розмір криста- літів становить 2–10 нм [35]. γ’-Al2O3 яв- ляє собою водночас проміжну форму між аморфним оксидом алюмінію та криста- лічною фазою γ-Al2O3. Швидкість криста- лізації плівок, які утворюються в різних електролітах, зменшується зі збільшен- ням вмісту вбудованих в оксидну плівку аніонів та H2O/OH [36] та зростає в ряду: H2SO4 <C2H2O4 <H3PO4. Подальше нагрі- вання аморфної плівки призводить до кристалізації аморфного оксиду [37]. У [38] вказано на утворення ∆-модифікації при прожарюванні АОА за 1000 оС. Підкреслю- ють, що за цих умов утворюється композит, який являє собою суміш кристалічної та аморфної фаз. У низці робіт запропоновано теоретич- ну інтерпретацію формування АОА. Моделі пороутворення в АОА Згідно фізико-геометричної моделі Keller зі співавторами, у перші секунди аноду- вання на поверхні алюмінію утворюється бар’єрний шар, який спочатку формується в активних центрах [39]. Такими центра- ми є місця виходу дислокацій на поверхню (границі зерен, домішки, структурні дефек- ти тощо). Із цих зародків (рис. 3а) вироста- ють напівсферичні мікрокомірки, які зро- стаються потім у суцільний бар’єрний шар (рис. 3б). Через 4–7 с поверхня металу вже повністю вкрита мікрокомірками. Але в по- чатковий момент розміри комірки будуть відрізнятися один від одного – комірки, що виникли пізніше, мають менше часу для росту, і їхні центри розташовані хаотично (рис. 3в). Рис. 3. Формування пористого АОА. Адап товано з [31 ]. Раджа зі співавторами [40] запропону- вали теорію плямистої нестабільності на ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 72 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 границі розділу оксид/електроліт, щоб пояс нити ініціювання пор під час анодування. Локальний вплив іонів електроліту при- зводить до зародження пор у бар’єрному шарі, розташування яких спочатку є випад- ковим та хаотичним (рис. 3) [31, 39]. У порі товщина бар’єрного шару зменшується і, як наслідок, збільшується напруженість елек- тричного поля, що призводить до збіль- шення швидкості анодного окиснення. Але при цьому зростає й температура у порово- му каналі, яка сприяє його витравлюванню (формування регулярних пор на однаковій відстані одна від одної, рис. 3 г). У підсум- ку встановлюється динамічна рівновага і товщина бар’єрного шару залишається практично незмінною навіть після трива- лого анодування протягом кількох годин. Увагу на хімічному розчиненні Al під впли- вом електричного поля у порі акцентував також Hoar зі співавторами [41]. Hunter зі співавторами [42] розрахували, що при збе- реженні динамічного балансу утворення – розчинення оксиду на фронті росту пор під час анодування, електроліт (53% H2SO4) на дні пор розігрівається до 1240 С при 0,2 мА /см2, що пришвидшує хімічне розчи- нення. Схему ідеальної структури пористого АОА, яка відповідає уявленню про фізи- ко-геометричну модель, представлено на рис. 4. Плівку Al2O3 АОА можна схема- тично представити як замкнутий масив із шестикутників (комірок), що містять поровий канал у кожному центрі (рис. 4). Основними характеристиками цього нано- структурованого матеріалу є діаметр пор, товщина стінки, товщина бар’єрного шару і міжпорова відстань. Діаметр пор становить від кількох нанометрів до сотні нанометрів залежно від умов анодування, а глибина паралельних каналів може перевищувати 100 мкм. Рис. 4. Основні параметри АОА. Адаптовано та передруковано з дозволу видавництва [17]. Колоїдно-електрохімічна теорія Богояв- ленського зі співавторами розглядає АОА як колоїдні утворення [43]. Згідно цієї тео- рії, анодний оксид являє собою орієнтова- ний електричним полем гель оксиду металу колоїдно-полімерної природи. Спочатку на активних центрах аноду виникають за- родки майбутніх міцел. Зародки ростуть та перетворюються у полііони – волокнисті паличкоподібні міцели, які утворюють ске- лет гелю оксиду. До нього інкорпорують- ся іони електроліту, втрачаючи частково свою гідратну оболонку. Адсорбція аніонів і води, яка здійснюється завдяки їхньому транспорту у межміцелярних порах, зу- мовлює негативний заряд міцел. Внаслідок цього міцели міцно притискаються до ано- ду і зростаються з металом, перешкоджаю- чи злиттю міцел у безпористий шар. Оh зі співавторами [44] стверджують, що пори виникають внаслідок пластичної деформацією поверхні, спричиненої ро- стом оксиду. O’Sulhvan зі співавторами [34] розро- били модель хімічного розчинення. Згідно УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 73https://ucj.org.ua цієї моделі, швидкість розчинення оксиду визначають розривом зв’язків Al-O внас- лідок того, що на границі розділу оксид/ eлектроліт під впливом електричного поля збільшується довжина зв`язку Al-O, знижуючи енергію активації розчинення. Швидкість розчинення АОА збільшується, коли негативний заряд іону O2- компенсу- ється двома іонами H+, а іон Аl3+ гідратуєть- ся шістьма молекулами H2O. Thompson зі співавторами [45] запропо- нували модель пластичного потоку. Під- ставою для розроблення моделі було спо- стереження за міграцією іонів під час ано- дування з використанням вольфрамового шару-мітки товщиною ~ 20 нм у розчинах H3PO4 або лугів. Встановлено, що за перебі- гу анодування іони О2- мігрують всередину плівки до границі розділу метал/оксид, зго- дом іони W6+ мігрують назовні до границі розділу оксид/електроліт. Обидві моделі [34, 45] можуть тільки ча- стково пояснювати експериментальні дані, які стосуються формування та зростан- ня пор АОА. Модель хімічного розчинен- ня пояснює фомування пор у розчинах H2CrO4 [46] та лугів. Модель механізму пластичного потоку пояснює формування пор у розчинах сульфатної, оксалатної, ма- лонової і фосфатних кислот, однак питання щодо фізичного змісту цих підходів досі не є вирішеним. Формування пористої структури по- яснюються виникненням відштовхуючих сил і отримало назву моделі механічних напруг [47]. Модель ґрунтується на тому, що при окисленні алюмінію утворюється оксид, об’єм якого у два рази більший по- рівняно з металічним алюмінієм. У резуль- таті об’ємного розширення оксиду алю- мінію у площині плівки виникає напруга стискання, яка сприяє утворенню впоряд- кованої пористої структури. Напевно, на цій підставі формування пористої струк- тури АОА відносять до самоорганізації, а плівки АОА – до самоорганізованих струк- тур (self-organized films). Проте такий тер- мін, можливо, є не зовсім коректним, адже самоорганізація передбачає відсутність зо- внішнього впливу. У цьому випадку таким впливом є анодна поляризація алюмінію, за відсутності якої формування пористої структури припиняється. У випадку використання як електролі- ту оксалатної кислоти можна застосувати модель формування пористих плівок АОА, згідно якої в початковий момент анодуван- ня в шарі розчину, який прилягає до плів- ки, відбувається розклад HC2O4 -, і вміст C2O4 2- зростає [48]. Ці аніони реагують із катіонами Al3+, утворюючи комплексні іони Al(C2O4)3 3-, які переходять до розчину. На цій стадії розчинення відбувається дуже легко, тому іони C2O4 2- не потрапляють до плівки. При переході до стадії, коли бар’єр- ний шар стає досить товстим, електричне поле послаблюється, разом із ним зменшу- ється струм утворення і струм розчинен- ня оксиду, що полегшує інкорпорування іонів C2O4 2- до плівки. На наступній стадії анодування разом із C2O4 2- до зовнішнього шару плівки починають потрапляти також іони H+. Розчинення відбувається тільки на дні пор. Збільшення струму на цій ста- дії зумовлено утворенням напівсферичної форми дна пор і пов’язаним із цим ростом площі поверхні, внаслідок чого товщина бар’єрного шару дещо зменшується. Під час росту пористого оксиду після зародження пор і стабілізації товщини бар’єрного шару ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 74 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 анодування зводиться до потовщення по- ристої частини оксиду. Товщина пористої частини оксидного шару зазвичай зростає з часом. Спочатку зростання відбувається майже лінійно, а згодом поступово вихо- дить на насичення. У низці робіт встановлено кількісний взаємозв’язок між параметрами плівок АОА та умовами анодування. Параметри плівок АОА Діаметр пор і величина комірки. Вважа- ється, що на геометричні параметри АОА найбільше впливають склад електроліту і режим анодування. Відомо, що міжпорова відстань (Dc ) лінійно пропорційна напру- зі анодування (U) з величиною постійної пропорційності (λC ≈ 2.5 нм/В) [49]: Dc = λC U. (7) О’Sullivan і Wood [34] встановили, що товщина стінки становить близько 71% товщини бар’єрного шару. Враховуючи цей факт, запропоновано наступну залежність: Dc = 1.42 B + Dp , (8) де B – товщина бар’єрного шару (нм), Dp – діаметр пор (нм). Так, на підставі експери- ментальних результатів у випадку анодуван- ня у оксалатній кислоті встановлено [25]: Dc = -1.70 + 02.81 U (U≥20B). (9) Діаметр пор залежить від режимів ано- дування більш складним чином. Відома ем- пірична залежність для діаметра пор [48]: nDр = 2.6413∙1017∙j-0.3189∙T 6.6632 , (10) де n – число пор на см2, Dp – діаметр пор (нм), j – густина струму (мА/см2), Т – температура електроліту (К). Число пор на одиниці площі залежить від густини стру- му анодування [50]: n = nо∙j -α, (11) де nо становить 5.79∙109, 1.12∙107, 1.76∙107 см-2, а α – 0.68, 0.72 та 0.335 для електролітів на основі ортофосфатної, оксалатної і суль- фатної кислот відповідно. Оскільки діаметр пори залежить від густини струму і темпе- ратури, то для отримання упорядкованого пористого АОА анодування доцільно про- водити у режимі стабілізації напруги, що запобігає зміні структури з часом анодного окиснення [17, 48]. Діаметр пор АОА також лінійно пропор ційний напрузі анодування згідно [17, 34]: Dp = λp U, (12) де λр – константа пропорційності, що скла- дає близько 1,29 нм/В. Діаметр пор у вну- трішньому оксидному шарі суттєво не за- лежить від часу анодування [31]. Більший діаметр пор спостерігають ближче до по- верхні плівки і він є результатом непра- вильного початкового зростання пор під час дуже ранньої стадії росту пор та їхньої подальшої реорганізації в шестикутне роз- ташування. Слід зазначити, що посилене хімічне розчинення оксиду, внаслідок чого пори розширюються, може відбуватися і протягом всього часу анодування за під- вищення температури або у сильнокислих розчинах [31]. Хімічна дія розчинника на стінки пор, і особливо на зовнішній шар оксиду, призводить до збільшення діаметра пор на поверхні анодної плівки [31]. За даними [34], величину Dp для аноду- вання за постійної напруги можна обчис- лити як: Dp = Dc–2W = Dc–1.42B = Dc-2WUU (13), УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 75https://ucj.org.ua де Dc – міжпорова відстань (нм), W – тов- щина стінки пори (нм), B – товщина бар’єр- ного шару (нм), WU – товщина стінки пори на вольт (нм/В). Для 10% пористості при- пускають, що діаметр пор, які утворюють- ся при анодуванні за стаціонарних умов і являють собою гексагональні порожнини, можна обчислити з рівняння [49]: (14) де P – пористість (P=0.1, що відповідає 10%) і k – константа пропорційності (k ≈ 2.5). Водночас спостерігають зменшення діаме- тра пор у внутрішньому оксидному шарі [51]. Виходячи з рівняння (13), товщина стінки пори становить: (15) Знайдено, що відношення внутрішнього діаметра і відстань між центрами сусідніх пор для плівок, синтезованих у різних елек- тролітах, практично однакова і становить Dвнутр. /Dзовн. = 0.20±0.02 [49]. Пористість АОА значною мірою зале- жить від швидкості росту оксиду, швидко- сті хімічного розчинення оксиду в кислому електроліті і умов анодування. Пористість (P) визначають як відношення площі по- верхні, зайнятої порами (Sp), до всієї пло- щі поверхні (Sh). Для одного регулярного шестикутника з однією порою всередині пористість визначають як: (16) Якщо вважати, що кожна пора є ідеаль- ним колом, то можна припустити: (17) (18) Після підстановки рівнянь (17, 18) до (16) отримуємо вираз для пористості нано- структури з гексагональними комірками: (19) Ідеальні шестигранні нанопори утво- рюються при анодуванні за оптимальних умов, а співвідношення між діаметром пор і міжпоровою відстанню майже постійне і дорівнює 0.33–0.34 [49]. Отже, оптимальна пористість для найкращих умов анодуван- ня повинна становити 10% [17, 52, 53]. Густину пор для гексагонального розта- шування комірок визначають як загальну кількість пор, що займають площу поверх- ні 1см2, і виражають через: (20) де Ph – площа поверхні однієї гексагональ- ної комірки (в нм2), а Dc задано в нм. З урахуванням рівняння (7) отримуємо: (21) Найважливішим фактором, що регулює пористість структури, є потенціал аноду- вання і рН розчину [17]. Виходячи з умов анодування, можна тео ретично визначити або спрогнозувати гео- метричні параметри отриманої плівки АОА. Синтез АОА Процедура анодування. Відомо два способи синтезу АОА: (а) двостадійне анодування, в результаті чого утворю ється квазімонодоменна структура Al2O3; ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 76 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 (б) попередньо скероване темплатне аноду- вання (технологія «nanoimprint») – у цьому випадку топологію пор задають попередньо сформованим шаблоном, що призводить до ідеально впорядкованої решітки пор [17]. Двостадійне анодування алюмінію по- требує додатково попереднього оброблен- ня металу (див. наступний підрозділ) та післяоброблення. Попереднє оброблення металу вклю- чає відпалювання алюмінієвої пластинки/ фольги в інертній атмосфері, ультразвуко- ву активацію, знежирення зразків та елек- трополірування або хімічне полірування. Електрохімічне оброблення металу зазви- чай передбачає початкове анодування за попередньо визначеної напруги та подаль- ше хімічне травлення вирощеного шару оксиду алюмінію. Після видалення оксиду на алюмінієвій поверхні залишається сфор- мований відбиток із періодично увігнутих трикутників – це маска для другої стадії анодування. Другу стадію проводять за тієї ж напруги, що й першу. Нарешті синтезо- ваний нанопористий оксид із гексагональ- ними комірками видаляють із поверхні ме- талу, а пори відкривають та розширюють хімічним обробленням плівки. Тривалість анодування є визначальним фактором розміру пор, який збільшується із часом, проте розмір окремої гексагональ- ної комірки залишається сталим [17, 54]. Це відбувається не тільки за рахунок хіміч- ного розчинення оксиду, але й за рахунок злиття та утворення більших пор із більш товстими стінками. Цей факт встановлено для АОА, отриманого в розчинах сульфат- ної, оксалатної, фосфатної кислот. Зі збіль- шенням часу анодування нанопори стають більш регулярними, зменшується кількість дефектів та збільшується середній розмір комірок [17]. Відокремлення АОА від алюмінієвої під- кладки. Для відокремлення оксидної плів- ки від залишків алюмінієвої підкладки застосовують метод хімічного видалення металу. Для цієї процедури неокислений алюмінієвий субстрат зазвичай розчи- няють при зануренні анодованого зраз- ка на кілька годин у насичений розчин CuSO4/HCl. Вплив температури розчину на швидкість хімічного травлення алюмініє- вої підкладки досліджували у [55]. Згодом було встановлено, що час, необхідний для розчинення підкладки товщиною 0,2 мм, становить менше 2 хв у межах концентрації HCl від 25% до 65%. Температура розчину має незначний вплив на розчинення. Видалення бар’єрного шару. Після ано- дування та видалення металевої підклад- ки пори залишаються закритими з одного боку бар’єрним шаром, який необхідно ви- даляти для отримання наскрізних пор. Для цього запропоновано такі методи: хімічне [56], іонне [57] та плазмове [58] травлення, а також електрохімічне травлення у режимі імпульсного струму [59]. Іонне та плазмове травлення потребують використання кош- товного обладнання; окрім цього, площа мембрани обмежена значеннями 1×1 мм2. Видалення бар’єрного шару імпульсним струмом забезпечує одночасне видалення металевої підкладки та бар’єрного шару; однак цей метод має низьку відтворюва- ність. Більш доступним є хімічне травлен- ня: дно нанопор відкривають обробленням АОА розчином H3PO4. Час оброблення за- лежить від товщини бар’єрного шару, яку, своєю чергою, визначають умовами аноду- вання. Діаметр відкритих пор можна відре- УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 77https://ucj.org.ua гулювати тривалістю хімічного оброблен- ня [60]. Зразки отримували анодуванням у 0,3 M розчину H2C2O4 за 40 В і 12о С. Знай- дено, що швидкість розчинення бар’єрно- го шару у 0,5 М розчину H3PO4 становить близько 1,3 нм/хв. Розрізняють також горизонтальну та вертикальну швидкість розчинення. Гори- зонтальна швидкість розчинення оксиду відповідає видаленню бар’єрного шару, тоді як вертикальна швидкість відіграє ключову роль у розширенні пор та зменшенні тов- щини нанопори. Залежність між діаметром пор (Dp,) та часом розширення (tw, хв) для зразків, отриманих за вказаних вище умов, виглядає наступним чином [17,61]: Dp = 24.703 – 0.116 tw 2 . (24) Для скорочення тривалості розширення пор використовують ультразвукове оброб лення [3]. Рис. 5. Схема електродіалізної комірки для ви далення бар’єрного шару (а), густина струму як функція часу травлення (б). Адаптовано з [56]. Для видалення бар’єрного шару з плас- тинки АОА та виявлення моменту відкрит- тя пор мембрану розташовували в елек- тродіалізній комірці між розчинами різних електролітів (0,5 М H3PO4 та 0,2 М KCl) (рис. 5а) [56]. При відкритті пор струм різко збільшувався. Такий підхід дозволяє вида- ляти бар’єрний шар за короткий проміжок часу, але при цьому формуються достатньо великі пори (60–200 нм залежно від трива- лості процесу травлення). Збільшення по- ристості негативно впливає на механічну міцність мембран. На кривій залежності густини струму від часу травлення виділяють три області (рис. 5б). Перша область відповідає закри- тим порам – інтенсивність струму є низь- кою, отже, іонний транспорт через мемб- рану є обмеженим. Друга область являє собою різке зростання струму (поступове відкриття пор і інтенсифікація переносу іонів). Третя область відповідає незначній зміні густини струму, оскільки всі пори відкриті. Деяке зростання струму пов’я- зане з розширенням пор мембрани. У [56] наведено інформацію щодо АОА, синтезо- ваного у 0,3 M розчину H2C2O4, за 120 В і 0° C. За таких умов отримано зразки, тов- щина яких разом із бар’єрним шаром ста- новила 100 мкм, а міцність на розрив – 910 ± 80 МПа. Після видалення бар’єр- ного шару, яке тривало 3,5 год., міцність на розрив плівки становила 820±80 МПа. Подальше травлення супроводжувалося збільшенням пористості, що призводило до різкого зниження міцності на розрив (рис. 6). Для мембрани, час протравлення становив 5,3 год, міцність на розрив ста- новила 25±2 МПа. ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 78 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 Рис 6. Мікрофотографії бар’єрного шару плівки АОА, синтез при 120 V: (а) вихідний зразок, (б) травлення 2,6 год, (в) травлення 2,9 год, (г) травлення 3,5 год, (д) травлення 3,9 год, (ж) травлення 5,3 год у 0,5M H3PO4 [56] Вплив умов анодування на пористу структуру АОА та на товщину його шару Найбільш важливими параметрами, що впливають на товщину пористої плівки, є температура, час електролізу, густина стру- му і склад електроліту. Велике значення має також чистота вихідного алюмінію. Температура. За низьких температур (0–5º С, тобто за так званих «жорстких» умов анодування) утворюються товсті і щільні плівки, тоді як за підвищеної темпе- ратури (60–75 ºС, «м’які» умови анодуван- ня) – тонкі і нещільні оксидні покриття [17, 28, 34, 39, 45]. За підвищення температури густина струму зростає, однак це не при- зводить до значного збільшення швидкості зростання плівки, оскільки швидкість роз- чинення оксиду на границі розділу оксид – електроліт також збільшується. За надто високої температури швидкість розчи- нення оксиду стає більшою, ніж швидкість його утворення, що в підсумку призводить до згладжування нерівностей поверхні алюмінію (електрохімічне полірування). Загалом підвищення температури елек- троліту призводить до збільшення розміру пор і стоншення їхніх стінок. Проте варто зазначити, що отримання пористого АОА за кімнатної температури було значним досягненням [62]. Подальші дослідження спрямовано на розроблення недорогих та швидких методів синтезу пористого ААО. Так, досліджено можливість застосування різних електролітів для кожної стадії ано- дування двостадійного процесу, а також суміші різних електролітів [62]. Склад електроліту. Залежно від вибору електроліту, першою чергою від типу кис- лоти, вдається сформувати пори різного діаметра (табл. 1). Пористі плівки ростуть переважно у розбавлених мінеральних кис- лотах (H2SO4, H3PO4, H2CrO4 та їхніх сумі- шах), а також у розчинах органічних кислот (оксалатній, малоновій, лимонній тощо). Таблиця 1 Зв’язок геометричних параметрів оксиду алюмінію з режимами синтезу (оптимальні умови) Електроліт Напруга анодування, В Діаметр оксидної комірки, нм Радіус пор, нм Товщина бар’єрного оксиду, нм H2SO4 5–25 13–65 8–40 5–25 C2Н2О4 30–60 80–160 50–120 30–60 H3PO4 60–120 150–400 120–250 60–150 УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 79https://ucj.org.ua Існує велика невідповідність експери- ментальних даних пористості нанострук- тур із розрахунковою пористістю анодного оксиду алюмінію, яка варіюється від 8% до 30%. Експоненціальне зниження пористо- сті наноструктур при збільшенні напруги анодування спостерігають для сульфатної, оксалатної, фосфатної та хроматної кислот [17, 52, 53]. Підвищення температури ано- дування знижує пористість наноструктур, що утворюються в оксалатній кислоті [53]; протилежний ефект спостерігали у суль- фатній кислоті [17]. Спільною особливістю зазначених елек- тролітів є можливість зберігати відносно високу концентрацію алюмінію в розчині. Це важливо тому, що більша частина алю- мінію не залишається в плівці і переходить у розчин. Наприклад, при анодуванні в сульфатній кислоті близько 60% окислено- го алюмінію залишається в плівці, а решта переходить у розчин [63]. Здатність аніо- нів вбудовуватися в анодну плівку відпо- відає ряду PO4 3-<С2О4 2-<SO4 2-. Зазначається, що адсорбовані іони C2O4 2- видаляються з оксиду в інтервалі температур 200–400 оС [64, 65, 38]. Оскільки електропровідність розчи- нів залежить від типу електроліту та його концентрації, формування АОА у тому або іншому середовищі відбувається за різних робочих напруг. Травлення алюмінію в сульфатній кислоті відбувається за низької напруги (≈ 40 В), у оксалатній кислоті – за більшої (30–120 В), а у фосфатній кисло- ті – за високої (80–200 В) [17]. Що вищою є електропровідність електроліту, то за нижчої напруги відбувається окислення. Під час анодування температура повинна бути менше кімнатної, щоб уникнути роз- чинення оксиду кислотним електролітом. Наприклад, травлення в оксалатній кислоті при 40 В краще проводити за температури 5–18 0C, а в разі ортофосфатної кислоти (195 В) температура повинна знаходитися в межах 0–2 0С. Ще однією причиною про- ведення анодування за низьких температур електроліту (аноду) є необхідність уне- можливлення локального нагріву дна пор, який, своєю чергою, призводить до пробою оксидної плівки. Такі властивості оксидних плівок, як гнучкість, твердість і стійкість теж визна- чаються складом електроліту [17, 31]. Вміст інкорпорованих аніонів (рис. 6) та їхня ло- калізація залежать не тільки від концен- трації електроліту, але й від густини стру- му та температури. Товщина внутрішньо- го шару (див. рис. 1) збільшується в ряду: H2SO4< H2C2O4<H3PO4<H2CrO4. Також вста- новлено, що співвідношення товщин вну- трішнього та зовнішнього шарів залежить від електроліту і дорівнює 0.05, 0.1 і 0.5 для H2SO4, H2C2O4, H3PO4 відповідно [17]. Останнім часом досліджують можли- вість застосування інших неорганічних і органічних кислот як електролітів аноду- вання алюмінію. Особливий інтерес викликає застосу- вання селенової кислоти [62, 69]. У тако- му електроліті утворюються плівки АОА з найменшим діаметром пор 10 нм, а міжпо- рова відстань при цьому сягає 100 нм. Для кожного розчину тієї або іншої концентра- ції підібрано оптимальні значення напруг анодування. Анодування у розчині H3AsO4 призводить до утворення АОА з розгалуженими порами [66]. Такий низький ступінь впорядкуван- ня пов’язаний з тим фактом, що часточки ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 80 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 металічного миш’яку осаджувалися на ка- тоді, а згодом переносилися до поверхні алюмінію, чим погіршували упорядкування АОА. Наявність сторонніх домішок сприяє утворенню саме розгалужених пор. Для от- риманого матеріалу характерним є низький ступінь гідратації. Його можна застосувати як антикорозійне покриття. Аналогічною є сфера застосування АОА, отриманого в малоновій, винній і лимонній кислотах. Пори оксиду, отриманого таким чином, є конічними [62]. Розглядають розроблення способів створення АОА з інкорпорова- ними іонами, такими як Li+ [67], CrO4 - або Cr2O7 2-[68], Cu2+[69]. Такі композити можна використовувати як потенційний матеріал для джерел струму та як фотолюмінісцент- ні матеріали [62]. АОА набуває унікальних властивостей, коли анодування металу проводять у кон- центрованій пірофосфорній кислоті [70]. При анодуванні за цих умов формується оксид у вигляді гідрофільних нановолокон. Анодування алюмінію в етидроновій кис- лоті призводить до утворення АОА без не- бажаного ефекту прогорання пор [62, 71]. Отриманий АОА характеризується висо- кою твердістю за шкалою Віккерса, яка зро- стає зі зменшенням діаметра пoр. Додат- ковий термічний відпал після анодування призводить до утворення ще більш твер- дого АОА. Морфологія утвореного матері- алу сприяє дифракції світла на неоднорід- ній поверхні у спектрі видимого світла. Цю функцію можна використовувати в різних оптичних пристроях, наприклад, фотонних кристалах, кольорових дисплеях, оптичних датчиках та дифракційних решітках. Вивчено вплив складу електроліту і на інші функціональні властивості АОА, такі як термічна стійкість [64, 65, 29], струк- турні та оптичні властивості [64], механічні міцність [65], електричні властивості [72]. Шорсткість поверхні розглянуто у [73]. Для оцінки взаємодії рідин із поверхнею дослі- джено кут змочування при контакті АОА з різними розчинниками [74]. Встановлено, що водні розчини не заповнюють повністю нанопори, і кращими розчинниками є ди- метилсульфоксид (DMSO) та N, N0-диме- тилформамід (DMF) [75]. Для уникнення локального розігріву електроду та пробою діелектричної плівки Al2O3 (особливо за умов жорсткого аноду- вання) запропоновано додавання органіч- них добавок, які не впливають на форму- вання пористої структури, до кислотно- го електроліту [62]. Так, добавка етанолу (10 %) знижує точку його замерзання – спирт веде себе як охолоджувач. Хоча вміст води у плівці може змінюва- тися від 1 до 15% [28, 31], є загальновизна- ним, що кількість води в АОА залежить від умов анодування та подальшого оброблен- ня зразків. Пористий оксид, синтезований у кислих електролітах, не містить зв’язану воду в об’ємі плівки [17], але на її поверхні можуть знаходитися групи -ОН і молекули води. Поверхневі гідроксильні групи АОА дисоціюють за кислотним механізмом у лужному середовищі та протонуються – у кислому [17, 62]. У нейтральному середови- щі концентрація протонованих груп відпо- відає концентрації депротонованих (точка нульового заряду). Поверхневі групи -ОН формуються на поверхні Al2O3 саме при анодуванні. Їхня поява спричиняє включення аніонів елек- троліту, оскільки у кислому середовищі гру- пи -ОН протоновані, що зумовлює адсорб- УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 81https://ucj.org.ua цію аніонів на поверхні плівки. Цей фактор визначає вибір електроліту для отримання АОА мембран, призначених для виділення цільових компонентів із біологічних рідин. З іншої сторони, підвищена гідрофільність надає мембранам стійкості до органічних забруднювачів, особливо до біозабруднень. Напруга. Формування упорядкованих пор за перебігу анодного окислення алю- мінію відбувається у порівняно вузькому діапазоні напруг при використанні розчи- нів H2SO4, C2H2O4, H3РO4 за «м’яких» умов. Коли анодування проводять за значень на- пруги, які знаходяться поза цим діапазо- ном, утворюються переважно розупоряд- ковані пори. Оксид формується повільно через низьку густину струму. Останнім часом успішно застосовують анодування у «жорстких» умовах за значно більшого струму, оскільки швидкість росту окси- ду є значно вищою [47]. При застосуван- ні розчину H3PO4 швидкість росту Al2O3 у м’яких умовах становить приблизно від 0,05 до 0,2 мкм/хв. у діапазоні напруг від 80 до 195 В, тоді як для жорсткого анодування при 195 В швидкість досягає 4–10 мкм/хв. [76]. Щоб уникнути руйнування оксидної плівки, алюміній попередньо анодують у режимі стабілізації струму або напруги впродовж кількох хвилин. За жорстокого анодування відбувається велике виділення тепла, тому важливо підтримувати темпе- ратуру електроліту на певному рівні або відводити тепло зі зразка, щоб уникнути «горіння» поверхні аноду. Відстань між порами АОА теж залежить від напруги (рис. 7), а загальний об’єм пор зменшується з її збільшенням. Проте на- пруга менше впливає на розмір пор, аніж на відстань між ними. Рис. 7 СЕМ-зображення АОА пор з одна ковим збільшенням дна пор після їхнього розкриття. Електроліт: 0.3 М H2SO4 (a), 0.5 M C2H2O4 (б), 1.1 М H3РO4 (в). Напруга: 25 В (а), 40 В (б), 160 (в). Адаптовано та передруковано з дозволу видавництва [17, 47]. Кожному електроліту відповідає певне значення оптимальної напруги у м’яких умовах, за яких відбувається утворення самовпорядкованої структури пористого АОА, наприклад, у сульфатній кислоті – 25 В, у оксалатній кислоті – 40 В, у фосфат- ній кислоті – 195 В. Анодування за таких умов призводить до утворення пористих АОА з міжпоровою відстанню 65, 100 та 500 нм відповідно [28, 62]. Анодування за нижчої напруги призво- дить до утворення нерегулярних пор, які випадково розподілені по поверхні, що характеризується гідрофільністю. Після анодування за підвищених напруг пори стають більш регулярними, їхнє розташу- вання – рівномірним, а поверхня оксиду – гідрофобною, що свідчить про видалення поверхневих -ОН груп. Анодування алюмінію за змінного стру- му з частотою 50 Гц призводить до утворен- ня ламінованих плівок оксиду алюмінію, при цьому оксидна плівка повністю відо- кремлюється [77]. За позитивної напруги (анодний період) відбувається анодне окис- лення Al з утворенням АОА; за перебігу ка- тодного періоду на алюмінієвому електроді ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 82 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 відбувається виділення водню. Плівка від- шаровується від металу під тиском газу, що утворюється на границі алюміній/оксид; чинить тиск, що призводить до відшару- вання раніше утвореної оксидної плівки. Товщина плівки збільшується зі збільшен- ням напруги змінного струму. Час аноду- вання мало впливає на товщину плівки. Гідродинамічні умови. Необхідною вимо- гою для формування упорядкованих гекса- гональних пор є інтенсивне перемішування електроліту, адже за його відсутності тем- пература на дні пори значно збільшуєть- ся [78]. Це спричиняє хімічне та анодне розчинення оксидної плівки, особливо за жорстких умов анодування. Крім цього, склад електроліту на дні пори та в розчи- ні поза електродом суттєво різняться [17]. Невизначеність гідродинамічних умов при перемішуванні, вочевидь, спричиняє від- сутність чіткого відтворювання пористої структури АОА за однакових умов аноду- вання (напруги або струму, температури та концентрації електроліту). Проте зазначено, що при збільшенні швидкості перемішування та зменшенні концентрації розчину анодування можна проводити за більших напруг для інтен- сифікації формування АОА. Інші шляхи інтенсифікації – підвищення концентрації кислоти, особливо за високої температури, або за перебігу довготривалого процесу. У цих випадках розширення пор відбуваєть- ся внаслідок хімічного травлення оксиду. Чистота вихідного алюмінію та його попереднє оброблення. На поверхні алюмі- нію існує захисний шар, який утворюється під дією кисню повітря. Встановлено, що пориста структура електрохімічно отрима- ної плівки Al2O3 залежить від попередньо- го оброблення вихідного матеріалу [79]. Формування пор в АОА включає їхнє ви- падкове зародження та зародження на по- верхневих дефектах, тому підготування по- верхні алюмінію для анодування є необхід- ною умовою. Більш того, пори переважно утворюються на границях зерен поверхні алюмінію та в її мікротріщинах. Попереднє оброблення має бути зосередженим на зменшенні розміру поверхневих розломів або на контрольованому утворенні неодно- рідностей необхідної морфології. Якість оксидної плівки значною мірою залежить від чистоти вихідного алюмінію. Зазвичай використовують комерційний високочистий метал. Проте у деяких робо- тах для одержання АОА використовували й алюміній технічної чистоти, наприклад, Al 1050 (> 99.5% Al) [80]. Одностадійним анодуванням такого матеріалу у розчині оксалатної кислоти за 40–120 В отримано оксид, розмір пор якого становить 80 нм. Таким же способом, але у 0.1 М розчину H2SO4, отримано симетричні трубчасті мембрани товщиною 20–71 мкм та асиме- тричні мембрани товщиною 50–56 мкм [31]. При фільтруванні води симетричні мембрани було пошкоджено при досягнен- ні тиску 50 кПа. Асиметричні матеріали ви- явилися більш міцнішими і витримували тиск до 200 кПа. Шляхом двостадійного анодування ви- готовлено трубчату АОА-мембрану зі спла- ву Al98.6Mn1.2Cu0.12 [23]. Дослідження впливу вихідного матеріалу на упорядкування пор показало, що рівно- мірність росту оксиду зростає зі збільшен- ням чистоти алюмінію [81]. Попереднє від- палювання алюмінію призводить до змен- шення остаточної напруги в металі та при- УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 83https://ucj.org.ua зводить до збільшення середнього розміру зерен (>100 мкм) [17, 82]. Зазвичай алюмі- нієву фольгу відпалюють в атмосфері арго- ну чи азоту за температури 400–500о упро- довж 3–5 год. Потім знежирюють поверхню алюмінію органічними розчинниками: аце- тоном або етанолом. Найважливішою ста- дією попереднього оброблення алюмінію є полірування зразків механічним, хімічним або електрохімічним методами. Механіч- не полірування застосовують досить рідко [83]: аналіз СЕМ-зображень свідчить про те, що поверхня, відполірована таким чи- ном, не є гладенькою та недеформованою, навіть коли полірування проводять дуже обережно. Для зняття захисного покриття запропоновано оброблення зразків у 5% NaOH за 60° С протягом 30–60 с із подаль- шою нейтралізацію упродовж кількох се- кунд у 34% розчині HNO3 [84]. Найбільш часто застосовують електро- хімічне полірування у 60% розчині HClO4 з етанолом за 10о С і 500 мА/см2 упродовж 1 хв. Типові СЕМ-зображення поверхні граней Al(110) алюмінію після електропо- лірування представлено на рис. 8. На фото- графії із більшою роздільною здатністю по- мітні протяжні, практично паралельні сму- ги шириною 10 нм. На поверхнях Al (111) та Al (100) спостерігаємо гексагонально впорядковані неоднорідності. Отже, елек- трополірування дозволяє створювати на поверхні алюмінію неоднорідності певної морфології [85]. Таким чином, зразки явля- ють собою маски для формування нанопор за перебігу анодування. Для отримання плівки AAO з алюмінію технічної чистоти проводять двостадійне анодування в імпульсному режимі [86]. На першій стадії анодування здійснюється в режимі напруги імпульсу, що складається зі змінних періодів, позитивного (130 В) та негативного (7 В) імпульсів. Такий підхід запобігає локальному розігріву електроду, при цьому зменшується розчинення окси- ду та покращується рівномірність розпо- ділу пор в АОА. Імпульсний метод вико- ристовують для синтезу антикорозійних плівок [87]. Рис. 8. Зображення СEM, вигляд зверху після електрополірування алюмінієвої фольги з типовими опуклостями (а) та смугами (б). Адаптовано та передруковано з дозволу ви давництва [17]. Вплив умов анодування на деякі ха- рактеристики АОА Уявна густина. Встановлено, що підви- щення температури анодування та збіль- шення концентрації електроліту, а також збільшення напруги призводить до не- значного зменшення густини оксиду. Гус- тина оксидної плівки, що утворюється у сульфатній кислоті, змінюється від 2,4 до 3,2 г/см3, а для плівок, утворених у оксалат- ній кислоті, густина аморфного пористого Al2O3 становить 3,2 г/см3 [17]. Враховуючи, що істинна густина безводного оксиду ста- новить 3,95 г/см3, пористість Al2O3 можна ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 84 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 приблизно оцінити як 0,19–0,4 (плівка, одержана у розчині H2SO4) та 0,4 (для окси- ду, отриманому у оксалатнокислому елект роліті). Товщина плівки. Об’ємне розширення АОА, (R), відоме також як коефіцієнт Піл- лінга – Бедворта, визначають як відношен- ня об’єму АОА (VAl2O3) до загального об’єму алюмінію (VAl): (22) де: MAl2O3 – молекулярна маса оксиду алю- мінію, MAl – атомна маса алюмінію, dAl і dAl2O3 – густина алюмінію (2,7 г/см3) та по- ристого оксиду алюмінію (3,2 г/см3) відпо- відно. Теоретичне значення R для АОА при стовідсотковому виході за струму стано- вить 1,6 Ом. Експериментальні значення незначно відрізняються від теоретичних і визначаються різним виходом за струмом і зазвичай варіюються між 0,9–1,6 [82]. Теоретично товщину оксидного шару можна обчислити згідно закону Фарадея, приймаючи, що вихід за струмом (η) стано- вить 100% [17]: (23). У випадку АОА, отриманого в режимі стабілізації напруги у 0,3 M С2Н2О4, на під- ставі експериментальних даних поперечно- го перерізу мікрофотографій SEM [41] от- римано наступні залежності для швидкості утворення оксиду (Rh в нм/хв): Rh= 392.3 – 26.92 U + 0.63 U 2 (50 C); Rh= 123.43 – 9.19 U + 0.23U 2 (150 C); Rh= 51.33 – 3.71 U + 0.095U 2 (300C). Слід враховувати, що стійке зростання плівки АОА зумовлено співвідношенням між швидкостями утворення та розчинен- ня оксиду. Загальну кількість розчиненого Al2O3 визначають електрохімічним роз- чиненням та хімічним травленням. Отже, розчинення оксидного шару має залежати від концентрації іонів водню в електроліті і зростати зі зменшенням рН розчину [88]. Типова швидкість анодного розчинення АОА за кімнатної температури становить близько 300 нм/хв., а за відсутності анод- ної поляризації (хімічне розчинення) – 0,1нм/хв. [17, 31]. Практичне використання матеріалів на основі пористого АОА Мембранне розділення. Отримано [89] АОА-мембрани з розміром пор 70±20 нм і міжпоровою відстанню 110±10 нм для роз- ділення частинок біологічного походження в мікрогідравлічних пристроях для медич- ного призначення. Діаліз сольових розчинів. Тонкі нанопо- ристі мембрани АОА (63 мкм, радіус пор 23 нм та пористість 20%) застосовано для видалення з розчинів неорганічних ком- понентів [90]. Встановлено, що коефіцієнт дифузії NaCl у мембрані є нижчим всього на ~ 70%, ніж у розчині розділення. Це за- безпечує високу швидкість діафільтрації. Фіксовані заряди (груп -ОН), розташовані на стінках пор, значною мірою впливають на транспорт іонів. Діаліз біологічних рідин. Досліджений електростатичний ситовий ефект мембран АОА при розділенні біомолекул із близь- кою молекулярною масою – бичачого сиро- ваткового альбуміну (БСА, 66 кДa) та би- чачого гемоглобіну (65 кДa) [91]. Селектив- ність розділення складала >42%, при цьому потік через мембрану (>10−8 М/(см−2с)). Біотестування мембран, розмір пор яких УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 85https://ucj.org.ua становить 80 нм, виявило, що такі матері- али повністю перешкоджають проходжен- ню бактерій кишкової палички (вихідна кількість бактеріальних клітин у 100 мл розчину становила 6 300, а після діалізу – <1.8 клітин/мл) [92]. Також мембрани з регулярною пористою структурою використано для очищення біологічних розчинів від сечовини (60 Да), креатиніну (112 Да), ванкоміцину (1448 Да) та інуліну (5 200 Да) [93]. Ситові кое- фіцієнти для цих біомаркерів становлять 0,95–0,99. Для БСA цей показник становив <0,003. У випадку сечовини коефіцієнт се- лективності для АОА-мембрани є вищим на 63%, ніж для полімерної мембрани. Ко- ефіцієнти кліренса біомаркерів становили: сечовини – 9.03, креатитніну – 8.96, ванко- міцину – 7.81, інуліну – 6.88 мл/хв. Ці ве- личини свідчать про велику ефективність АОА-мембран для очищення крові від токсинів та антибіотиків. Випробування мембран, виготовлених із технічного алюмінію, показало послідов- не розділення маркерів для асиметричних матеріалів із середнім розміром пор 10 нм [20]. Для несиметричних мембран коефі- цієнт селективності перевищує 90% затри- мання БСА на відміну від симетричних мембран. Порівняння комерційних полісульфо- нових мембран та зразків АОА проведено у [94]. Для тестування, яке моделює гемоді- аліз, використовували міні-діалізатор (рис. 9). Виявлено, що при застосуванні АОА спостерігають підвищення рівня затри- мання біомолекул: сечовини (на 3–5%) та креатиніну (на 6–8 %) під час проведення модельного діалізу крові. Отримані резуль- тати підтверджують, що напрямок напра- цювань АОА-мембран є актуальним для розділення чинників біологічних рідин. Рис. 9. Міні-діалізатор з АОА-мембраною [94] Сенсори. Встановлено можливість вико- ристання АОА-мембран для чутливих при- строїв [95], функціоналізованих гіалурова- ною кислотою, у сенсорах для виявлення ДНК кишкових бактерій Escherichia coli у молоці [96]. Границя виявлення бактеріаль- них клітин становить до 83,7 КУО/мл із 95% вірогідністю. Біосенсор є ефективним й для визначення інших бактерій: золотистого стафілокока, грунтових бактерій Bacillus cereus, які викликають токсикоінфекції у людини, а також непатогенної кишкової палички. Імпедансометричний датчик, що містить нанопористі АОА-мембрани, виявляє патогенні бактерії у незбирано- му молоці, яке не було попередньо оброб лено. Отримані результати свідчать про ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 86 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 ефективність сенсорів з АОА для оцінки безпеки проб харчових продуктів та води, а також для медичної діагностики. Плівки АОА (50 нм), модифіковані наночастинка- ми Au та 2-тіоурацилу [97], застосовують для потреб клінічної медицини (визначен- ня сечовини). Сенсор характеризується широким діапазоном чутливості (1 нМ – 0,1 мМ) та селективності за наявності ма- скуючих речовин (D-глюкози, L-аскорбіно- вої кислоти, дофаміну). Мембрани АОА з наскрізними порами розміром 20, 30, 40 нм та товщиною шару 50 мкм використано як складові газових сенсорів для визначення СО2 [98]. Досліджено можливість використання АОА як світлочутливих плівок [99] із тонко налаштованими оптичними властивостя- ми у спектральних областях, від УФ до ІЧ. Такі властивості дозволяють розробляти зондуючі датчики з унікальними оптични- ми властивостями. АОА, синтезований у Н2С2O4 та H3PO4, рекомендовано як пористий темплат для нанесення полімерних покриттів [100]. Морфологічна будова АОА-плівки при- зводить до поліпшення поглинання світла в нанесених шарах полімеру, що підвищує ефективності перетворення енергії у полі- мерних сонячних елементах [100]. Носії каталізаторів. АОА-мембрани застосовують як носії каталізаторів. Так, АОА з радіусом пор 17 нм модифікували сполуками Ru для отримання каталізаторів і використовували для контролю реакцій гідрогенізації[101]. Джерела струму. Анодуванням металу у фосфатній кислоті з додаванням LiH2PO4 отримано АОА з інкорпорованими іонами Li+. Область застосування зразків – літій- іонні акумулятори [102]. АОА використува- ли [103] у сепараторах літій-іоних батарей як матеріал роздільного елемента. Струк- турований AOA (пористість 67%, термічно стійкий, середній радіус пор 75 нм, із малою звивистю пор) здатен забезпечити однорід- ність міжфазної реакції між електролітом та електродом, що сприяє стабільності та високій швидкості протікання реакції. При цьому досягнуто підвищену іонну провід- ність (2,196 мСмсм-1), розрядну ємність за високої швидкості струму (20,13 мА годг -1 за 10о С) і збереження ємності (82,9%). Сорбційні матеріали. АОА-мембрани, модифіковані хітозаном з іммобілізовани- ми на поверхні іонами металів Cu2+, Ni2+, Zn2+, Hg2+ тестовано як адсорбент бичачого гемоглобіну з ємністю 17.5 мг/г [104]. Такі мембрани рекомендовано застосовувати для хроматографії. Інші сфери застосування. Показано [105], що утворення тонкої оксидної плівки з алюмінію (99,999%) в сульфаміновій кис- лоті супроводжується слабкою гальвано- люмінесценцією (ГЛ). Загалом це явище спостерігають у видимому спектральному діапазоні, воно є характерним для першої стадії анодування, а саме під час форму- вання бар’єрного шару. Також виявлено, що ГЛ АОА залежить від типу попередньо- го оброблення і найкраще реєструється для зразків оброблених знежирючими розчин- никами і менше для зразків, полірованих електрохімічним чином. Інтенсивність ГЛ є показником якості та шорсткості поверхні АОА-плівок. Дослідження ГЛ використо- вують для визначення товщини оксидної плівки, швидкості росту, величини залом- лення світла та оптичних констант. В ор- ганічних електролітах за анодування ГЛ УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 87https://ucj.org.ua виникає при зіткненні електронів, які ди- фундують в оксидну плівку на розділі фаз електроліт – оксид і підсилюється сильним електричним полем (107 В/см), центрами люмінесценції є карбоксилатні іони всере- дині оксидної плівки. Крім цього, пористі АОА-плівки, що утворюються в сульфамі- новій кислоті, демонструють явище фото- люмінісценції (ФЛ) у діапазоні від 300 нм до 600 нм [105]. Аналогічних результатів [106] досяга- ють за використання хроматної кислоти (H2CrO4) завдяки включенню хромат-іонів у стінки пор [107]. При цьому утворюється покриття з розгалуженими порами. Його можна також використовувати як шаблон для отримання нанодротів. Інтенсивність ФЛ при утворенні плівок у фосфатній та хроматній кислоті зростає зі збільшен- ням потенціалу анодування (50 В) [106]. Із метою отримання нанооб`єктів із цилін- дричною морфологією рекомендують за- стосовувати АОА, одержаний у селеновій кислоті (H2SeO4) [108]. Відсутність фонової люмінесценції в Рамановських спектрах надає можливість використання такого ма- теріалу як матриць для спектроскопічного дослідження вбудованих нанооб`єктів. ВИСНОВКИ. Останнім часом спосте- рігаємо значний інтерес до синтезу АОА, призначеного для тієї або іншої сфери практичного застосування. Унікальна по- риста структура плівок АОА, а саме прямі, регулярні, паралельні пори, розмір яких знаходиться у вузькому діапазоні, робить цей матеріал привабливим для викори- стання як у технологіях розділення, так і в інших сферах застосування. Можливість формувати пори певного розміру під час синтезу дозволяє отримувати високопро- дуктивні мембрани для видалення або кон- центрування компонентів розчинів різного походження, зокрема біогенного. Додат- кові можливості відкривають спрямоване регулювання гідрофільності пор при ано- дуванні алюмінію, а також модифікування поверхні мембран. Розроблення методів синтезу мемб- ранних матеріалів на основі АОА наразі спрямовано, в основному, на пошук нових електролітів анодування та визначення чинників, за яких на поверхні алюмінію відбувається пороутворення. Досліджен- ня передбачають також пошук нових умов анодування у відомих електролітах, за яких можливо отримати пористий АОА з необ- хідними морфологічними особливостя- ми. До нових умов відносять, наприклад, нижчу напругу або більшу температуру порівняно з типовими для певного елек- троліту. Розглядають також можливість використання електролітів, що містять до- даткові компоненти, наприклад, органічні добавки. Такі роботи спрямовано на більш швидке та менш енерговитратне анодуван- ня алюмінію або на досягнення нетипових функціональних властивостей АОА. Переважну більшість робіт, що стосу- ються теоретичних аспектів формування АОА, не можна віднести до новітніх. Нара- зі ця область досліджень залишається поза увагою. Проте у найближчому майбутньо- му варто очікувати сплеск інтересу саме до теоретичних досліджень у зв’язку з ве- ликим обсягом експериментальних даних, накопичених останнім часом. Цю публікацію було виконано в рам- ках проекту № 0118U003903 Націо- нальної Академії Наук України. ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 88 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 MEMBRANE MATERIALS BASED ON POROUS ANODIC ALUMINIUM OXIDE L. M. Rozhdestvenka1, K. O. Kudelko1, V. M. Ogenko1, Chang Menglei2 1V. I. Vernadsky Institute of General and In organic Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, 32/34 Aсademiс Palladin Avenue, Kyiv 03142, Ukraine 2School of Materials Science and Energy Engineering, Foshan University, Jiangwan First Road, Chancheng, Foshan, 528000, Guangdong, China *е-mail: ludar777@ukr.net Anodized aluminum oxide (AOA) is applied in many technological areas such as formation of decorative or anticorrosive coating, hydro- phobic and hydrophilic surfaces, development of functional micro- and nanomaterials. Due to unique properties of porous structure (most direct, regular and through pores with size in a narrow range) AOA films can be used for mem- brane separation. The morphological features of such films mainly depend on synthesis con- ditions. This review consists of the models of pore formation on the aluminum surface and the correlation parameters of films with ano- dizing conditions. Particular attention is paid to the influence of synthesis factors (electrolyte composition, voltage, temperature conditions, etc) on the porous structure of AOA and the film thickness that determines the mechanical strength of membranes. The optimal voltage values for the porous structure arraingment of anodized aluminum oxide were indicated for each electrolyte. It is noted formation of cy- lindrical shaped pores with controllable pore diameters, periodicity and density distribution can be produced during two-stage anodizing. The pre-treatment of the metal surface and stage of separation of the formed film from its surface are also considered. Modern research are mainly aimed to synthesis of porous AOA membranes in new anodizing electrolytes and determining pore formation factors on the alu- minum surface. The new anodizing conditions in most popular electrolytes (oxalic, sulfuric, phosphoric acids) for obtaining of porous AOA with the required morphological features is also under investigation. Such conditions in- clude, for example, a lower voltage or higher temperature in case for a particular electrolyte. To avoid of local heating the electrolytes with additional components, for example, organic additives is also studied. Some practical as- pects of AOA membrane utilization obtained under certain conditions are considered. Keywords: membranes, anodized alumi- num oxide, porous films, nanopores, two-stage anodizing. ЛІТЕРАТУРА 1. Catapano G., Vienken J. Biomedical Appli- cations of Membranes // Advanced Mem- brane Technology and Appl. – 2008. – Р. 489–517. 2. Mares J., Tuma Z., Moravec J., Pavlina R., Matejovic, M. Proteins Adsorbed to a Poly sulfone Hemodialysis Membrane under Heparin and Citrate Anticoagulation Regi mens. // Artificial Organs. – 2019. – 43. – P. 1092–1103. 3. Myronchuk V., Zmievskii Yu., Dzyazko Yu., Rozhdestvenska L., Zakharov V. Whey de- УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 89https://ucj.org.ua salination using polymer and inorganic membranes: operation conditions. // Acta Period. Technol. – 2018. − 49. − P. 103–116. 4. Dzyazko Yu., Rozhdestveskaya L., Zmiev skii Yu., Zakharov V., Myronchuk V. Compo site inorganic anion exchange membrane for electrodialytic desalination of milky whey // Mater. Today: Proc. – 2019. – 6, 2. – P. 250–259. 5. Gupta V., Anandkumar J. Рrotein separa- tion using fly-ash microfiltration ceramic membrane // Inter. J. of Biotechnol., Bioin- form. and Biomed. – 2018. – 3. – Р. 17–25. 6. Zhou C., Segal-Peretz T., Oruc M. E., Suh H. S., Wu G., Nealey P. F. Fabrication of nanoporous alumina ultrafiltration mem- brane with tunable pore size using block copolymer templates. // Adv. Functional Mat. – 2017. – 27. – P. 170–1756. 7. Ter Beek O., Pavlenko D., Suck M., Helfrich S., Bolhuis-Versteeg L., Snisarenko D., Sta- matialis D. New membranes based on poly- ethersulfone - SlipSkinTM polymer blends with low fouling and high blood compati- bility // Sep. Purif. Technol. – 2019. – 225. – P. 60–73. 8. Castro-Muñoz R. The role of new inorgan- ic materials in composite membranes for water disinfection. // Membranes – 2020. – 10. – Р. 101–125. 9. Zmievskii Yu., Rozhdestvenska L., Dzyazko Yu., Kornienko L., Myronchuk V., Bildu kevich A., Ukrainetz A. Organic-Inorganic Materials for Baromembrane Separation // Springer Proc. Phys. – 2017. – 195. – P. 675–686. 10. Zmievskii Yu., Dzyazko Yu., Myronchuk V., Rozhdestvenskaya L., Vilenskii A., Kornien- ko L. Fouling of polymer and organic-in- organic membranes during filtration of corn distillery // Ukr. Food J. − 2016. – 5. − P. 739–747. 11. Dzyazko Y. S., Rozhdestvenska L. M., Vasi- lyuk S. L., Kudelko K. O., Belyakov V. N. Composite Membranes Containing Nano- particles of Inorganic Ion Exchangersь for Electrodialytic Desalination of Glycerol // Nanoscale research letters. − 2017. – 12. – рр. 438. 12. Dzyazko Yu. S., Rozhdestvenskaya L. M., Zmievskii Yu. G., Vilenskii A. I., Myron- chuk V. G., Kornienko L. V., Vasilyuk S. L., Tsy- ba N. N. Organic-inorganic materials con- taining nanoparticles of zirconium hydro- phosphate for baromembrane separation // Nanoscale Research Letters. – 2015. – 10. – P. 64. 13. Myronchuk V. G., Dzyazko Yu. S., Zmievskii Yu. G., Ukrainets A. I., Bildukevich A.V., Kornienko L. V., Rozhdestvenskaya L. M., Palchik A. V. Organic-inorganic mem- branes for filtration of corn distillery // Acta Periodica Technologica − 2016. − 47. − P. 153–165. 14. Dzyazko Yu. S., Volfkovich Yu. M., Sosenkin V. E, Nikolskaya N. F., Gomza Yu. P. Com- posite inorganic membranes containing nanoparticles of hydrated zirconium dioxi de for electrodialytic separation // Nanos- cale Research Letters. – 2014. – 9. – P. 271. 15. Masuda H.; Yada K.; Osaka A. Self-order- ing of cell configuration of anodic porous alumina with large-size pores in phos- phoric acid solution. // Jpn. J. Appl. Phys. – 1998. – 37. – 1340–1342. 16. Napolskii K. S., Roslyakov I. V., Eliseev A. A., Petukhov D. I., Lukashin A. V., Chen S. F., Liu C. P., Tsirlina G. A. Tuning the mi- crostructure and functional properties of metal nanowire arrays via deposition ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 90 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 potential // Electrochim. Acta. – 2011. – 56, 5. – P. 2378–2384. 17. Sulka G.D. Highly Ordered Anodic Porous Alumina Formation by Self-Organized Anodizing in Nanostructured Materials in Electrochemistry. 2008 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. – Р. 1–116. 18. Lee W. Park S.-J. Porous anodic aluminum oxide: anodization and templated synthe- sis of functional nanostructures // Chem. Rev. – 2014. – 114. – P. 7487–7556. 19. Petukhov D. I., Berekchiian M. V., Pyatkov E. S., Solntsev K. A., Eliseev A. A. Experi- mental and theoretical study of enhanced vapor transport through nanochannels of anodic alumina membranes in capillary condensation regime // J. Phys. Chem. C. – 2016. – 120, 20. – P. 10982–10990. 20. Lee K. P., Mattia D. Monolithic nanoporous alumina membranes for ultrafiltration ap- plications: characterization, selectivity-per- meability analysis and fouling studies – J. Membr. Sci. – 2013. – 435. – P. 52–61. 21. Huang Z., Zhang W., Yu J., Gao D. Nano- porous alumina membranes for enhancing hemodialysis // J. Med. Devices. 2007. – 1, 1. – P. 79-83. 22. Kasi A.K., Kasi J.K., Hasan M. et. al. Fabri- cation of low cost anodic aluminum oxide (AAO) tubular membrane and their ap- plication for hemodialysis // Adv. Mater. Res. – 2012. – 550. - P. 2040-2045. 23. Osmanbeyoglu H. U., Hur T .B., Kim H. K. Thin alumina nanoporous membranes for similar size biomolecule separation // J. Membr. Sci. – 2009. – 343, 1. – P. 1–6. 24. Jang B., Chen X.Z., Siegfried R., et.al. Si licon-supported aluminum oxide mem- branes with ultrahigh aspect ratio na- nopores // RSC Adv. - 2015. – 5, 114. – P. 94283–94289. 25. Buldakov D. A., Petukhov D. I., Eliseev A. A. Anodic Alumina membrane for separation processes in liquid media // Procedia Eng. – 2012. – 44. – P. 1706–1707. doi: 10.1016/ j.proeng.2012.08.916 26. Ullah A., Kasi A. Kh., Kasi J. Kh., Bokhari M. Fabrication of mechanically stable AAO membrane with improved fluid permea- tion properties // Microelectron. Eng. – 2018. – 188, 5. – P. 95–100. doi:10.1016/ j.mee.2017.11.019. 27. Pourbaix M. Atlas of electrochemical equi- libria in aqueous solutions (Pergamon Press. 1966). 28. Diggle J. W., Downie T. C., Goulding C. W. Anodic oxide films on aluminum // Chem. Rev. – 1969. – 69. – P. 365–40. 29. Лисюк Л. С., Огенко С. В., Волков С. В., Дзязько Ю. С. Спектры импеданса окси дированного алюминия, электрохи- мически модифицированного нано- частицами никеля // Вісник НТУ ХПІ. – 2008. – 16. – С. 65–68. 30. Bockris J. O. M., White R. E., Conway B. E. Modern aspects of electrochemistry: (Springel. 1989). 31. Thompson G., Wood G. C. Anodic films on aluminum. In J. C. Scully, Ed., Treatise on material science and technology. – New York: Academ. Press, 1983. 32. Van der Linden B., Terryn H. Vereecken. Investigation of anodic aluminium oxide layers by electrochemical impedance spec- troscopy // J. Appl. Electrochem. – 1990. – 20. – P. 798–803. 33. Wehrspohn R. B., Li A. P., Nielsch K. et. al. Highly ordered alumina films: pore growth and applications (Oxide Films in УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 91https://ucj.org.ua The Electrochemical Society Proceeding Series). 2000. – PV 2000, 4. – P. 271. (Pen- nington, NJ: Marcel Dekker). 34. O’Sullivan J. P.; Wood G. C. Morphology and mechanism of formation of porous anodic films on aluminium // Proc. R. Soc. London, Ser. A. – 1970. – 317. – P. 511–543. 35. Bard A. J. Encyclopedia of electrochemis- try of the elements; Marcel Dekker: New York and Basel, 1973. – P. 483. 36. Ono S., Ichinos, H., Kawaguci, T., Masu- ko N. The observation of anodic oxide films on aluminum by high resolution electron microscop // Corros. Sci. – 1990. – 31. – P. 249–254. 37. Parkhutik V. P., Belov V. T., Chernyckh M. A. Study of aluminium anodization in sulphu- ric and chromic acid solutions – II. Oxide morphology and structure // Electrochim. Acta. – 1990. – 35 (6). – P. 961–966. 38. Бричка А. В., Приходько Г. П., Брич- ка С. Я., Оранська О. І., Огенко В. М. Термічні властивості мембран оксиду алюмінію // Хімія, фізика та технологія поверхні. – 2003. 9. – С. 145–149. 39. Keller F., Hunter M. S., Robinson D. L. Struc- tural Features of Oxide Coatings on Alu- minium // J. Electrochem. Soc. – 1953. – 100. – P. 411–419. 40. Raja K. S., Misra M., Paramguru R. Forma- tion of Self-Ordered Nano-Tubular Struc- ture of Anodic Oxide Layer on Titanium // Electrochem Acta. – 2005. – 15. – P. 154– 165. 41. Hoar T. P, Mott N. F. A mechanism for the formation of porous anodic oxide films on aluminium // J. Phys. Chem. Solids 9. – 1959. – 9, 2. – P. 97–99. 42. Hunter M. S., Fowle P. Factors Affecting the Formation of Anodic Oxide Coatings // J. Electrochem. Soc. – 1954. – 101. – P. 514– 519. 43. Богоявленский А. Ф. Механизм обра- зования анодной оксидной пленки на алюминии / А. Ф. Богоявленский. – М.: Машиностроение, 1964. – С. 2234. 44. Oh J., Thompson C.V. The role of electric field in pore formation during aluminum anodization // Elecrtochem. Acta. – 2011. – 56, 11. – P. 4044–4051. 45. Garsia-Vergara S. J., Skeldon P., Thompson G. E., Habazaki H. Formation of porous anodic alumina in alkaline borate electro- lyte // Thin Solid Films. – 2007. – 515, 3. – P. 5418–5423. 46. Garsia-Vergara S. J., Skeldon P., Thompson G. E., Habazaki H. A tracer investigation of chromic acid anodizing of aluminium // Surf. Interface Anal. – 2007. – 39, 11. – P. 860–864. 47. Lee W., Ji R., Gösele U., Nielsch K. Fast fab- rication of long-range ordered porous alu- mina membranes by hard anodization // Nature Mat. – 2006. – 5. – P. 741–747. 48. Лукащук Т. С., Ларин В. И., Пшенич- ная С. В. Формирование нанострукту- рированных анодных оксидов алюми- ния в щавелевой кислоте // Вісник Хар- ківського національного ун-ту. Хімія. – 2010. – 19, 42. – С. 112–118. 49. Nielsch K., Cho, J., Schwirn K. et.al. Self-or- dering Regimes of Porous Alumina: The 10 Porosity Rule // Nano Lett. – 2002. – 2,7. – P. 677–680. 50. Спиридонов Б. А., Юрьев А. В., Мура- това Н. et.al. Влияние режимов аноди- рования на порообразование оксида алюминия // Вестник Воронежского государственного технического универ- ситета. – 2003. – 3, № 11. – С. 112–114. ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 92 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 51. Parkhutik V. P., Shershulsky V. I. Theoretical modelling of porous oxide growth on alu- minium // J. Phys. D: Appl. Phys. – 1992. – 25, 8. – P. 1258–1263. 52. Ono S., Saito M., Ishiguro M., Asoh H. Con- trolling Factor of Self-Ordering of Anodic Porous Alumina // J. Electrochem. Soc. – 2004. – 151, 8. – P. B473–B478. 53. Bocchetta P., Sunseri C., Bottino A., et.al. Asymmetric alumina membranes elec- trochemically formed in oxalic acid solu- tion // J. Appl. Electrochem. – 2002. – 32, 9 – P. 977–985. 54. Choo Y. H., Devereux O. F. Barrier-Type Aluminum Oxide Films Formed under Porlonged Anodizing, I. Influence of Ano dizing Parameters on Film Morphology // J. Electrochem. Soc. – 1975. – 122. – P. 1645–1653. 55. Ding G. Q., Zheng M. J., Xu W. L., Shen W. Z. Fabrication of controllable free-standing ultrathin porous alumina membranes // Nanotechnology – 2005. – 16, 8. – P. 1285– 1289. 56. Pyatkov E. S., Berekchiyan M. V., Yeli- seyev A. A., et al. Electrochemical Detec- tion of Barrier Layer Removal for Prepara- tion of Anodic Alumina Membranes with High Permeance and Mechanical Stability // Inorganic Materials: Applied Research. – 2018. – 9, 1. – P. 82–87. 57. Gong J., Butler W. H., Zangari G. Tailor- ing morphology in free-standing anodic aluminium oxide: control of barrier layer opening down to the sub-10 nm diame- ter // Nanoscale. – 2010. – 2, 5. – P. 778– 785. 58. Liang J. Y., Chik H., Yin A. J., Xu J. Two dimensional lateral superlattices of na- nostructures: nonlithographic formation by anodic membrane template // J. Appl. Phys. – 2002. – 91. – P. 2544–2546. 59. Lir, H. D. L., Paterson R. New and modi- fied anodic alumina membranes: Part III. Preparation and characterization by gas diffusion of 5 nm pore size anodic alumi- na membranes // J. Membr. Sci. – 2002. – 206. – P. 375–387. 60. XuW. L., Chen H., Zheng M. J., et.al. Opti- cal transmission spectra of ordered porous alumina membranes with different thick- nesses and porosities // Optical Mater. – 2006. – 28. – P. 1160–1165. 61. Chih-Ting Liu, Yu-Liang Lin, Chien-Wei Chu, et al. Chen Asymmetries in Porous Membranes: Fabrication of Anodic Alumi- num Oxide Membranes with Double-Sized Nanopores and Controlled Surface Proper- ties // J. Phys. Chem. C. – 2019. – 123, 23. – P. 14540–14546. https://doi.org/10.1021/ acs.jpcc.9b03079 62. Brzózka A., Brudzisz A., Rajska D., et.al. Recent trends in synthesis of nanoporous anodic aluminum oxides in Nanostruc- tured anodic metal oxides synthesis and applications micro and nano technologies (Elsevier: 2020. – P. 35–88). 63. Азаренков Н. А., Береснев В. М., Погреб- няк А. Д., Маликов Л. В., Турбин П. В. На- номатериалы, нанопокрытия, нанотехно- логии: уч. пособ. – Х.: ХНУ им. В. Н. Ка- разина, 2009. – 209 с. 64. Hoang V. V., Oh S. K. Simulation of struc- tural properties and structural transfor- mation of amorphous Al2O3 // Physica B: Condensed Matter. – 2004. – 352. – P. 73– 85. 65. Xia Z., Riester L., Sheldon B.W., et.al. Me- chanical properties of highly ordered na- noporous anodic alumina membranes // УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 93https://ucj.org.ua Rev. Adv. Mater. Sci. – 2004. – 6, 2. – P. 131–139. 66. Akiya S., Kikuchi T., Natsui S., Suzuki R. O. Nanostructural Characterization of Large- Scale Porous Alumina Fabricated via Ano dizing in Arsenic Acid Solution // Appl. Surf. Sci. – 2017. – 403. – P. 652–661. 67. Abd-Elnaiem A. M., Mebed A. M., El-Said W. A., Abdel-Rahim M. A. Porous and Mesh Alumina Formed by Anodization of High Purity Aluminum Films at Low Anodiz- ing Voltage // Thin Solid Films. – 2014. – 570. – P. 49–56. 68. Elabar D., Hashimoto T., Qi J., Skeldon P., Thompson G. E. Effect of Low Levels of Sulphate on the Current Density and Film Morphology During Anodizing of Alu- minium in Chromic Acid // Electrochim. Acta. – 2016. – 196. – P. 206–222. 69. Stepniowski W. J.; Norek M.; Michalska-Do- ma´nska M.; et.al. Incorporation of Copper Chelate Ions Into Anodic Alumina Walls // Mater. Lett. – 2013. – 106. – P. 242–245. 70. Nakajima D., Kikuchi T., Natsui S., Suzuki R. O. Superhydrophilicity of a Nanofib- er-Covered Aluminum Surface Fabricat- ed via Pyrophosphoric Acid Anodizing // Appl. Surf. Sci. – 2016. – 389. – Р. 173–180. 71. Sepúlveda M., Castaño J. G., Echeverría F. Influence of Temperature and Time on the Fabrication of Self-Ordering Porous Alu- mina by Anodizing in Etidronic Acid // Appl. Surf. Sci. – 2018. – 454. – P. 210–217. 72. Karahaliou P. K., Theodoropulou M., Kron tiras C. A., et.al. Transient and alternating current conductivity of nanocrystalline porous alumina thin films on silicon, with embedded silicon nanocrystals // J. Appl. Phys. – 2004. – 95. – P. 2776–2780. 73. Oh H-J., Park G-S., Kim J-G., Jeong Y. and Chi, Ch-S. Surface roughness factor of anodic oxide layer for electrolytic capa citors // Mater. Chem. Phys. – 2003. – 82, 2. – P. 331–334. 74. Redón R., Vázquez-Olmos A., Mata-Za mora M. E., et.al. Contact Angle Studies on Anodic Porous Alumina // Rev. Adv. Mater. Sci. – 2006. – 11, 1. – P. 79–87. 75. Thompson D. W., Snyde P. G., Castro L., et.al. Optical characterization of porous alumina from vacuum ultraviolet to midinfrared // J. Appl. Phys. – 2005. – 97. – 113511. doi. org/10.1063/1.1921336 76. Li Y., Zheng M., Ma L. and Shen W. Fabrica- tion of highly ordered nanoporous alumi- na films by stable high-field anodization // Nanotechnology. 2006. – 17, 20. – P. 5101– 5105. DOI:10.1088/0957-4484/17/20/010 77. Segawa H.; Okano H.; Wada K. et.al. Syn- thesis of Laminated Alumina Films by AC Oxidation // J. Electrochem. Soc. – 2013. – 160. – P. D240–D245. 78. Li F., Zhang L., Metzger R. M. On the Growth of Highly Ordered Pores in Ano- dized Aluminum Oxide // Chem. Mater. – 1998. – 10, 9. – P. 2470–2480. 79. Xiaowei Zhao, Peng Jiang, Sishen Xie et. al. Patterned anodic aluminium oxide fabri- cated with a Ta mask// Nanotechnology. – 2006. – 17, 1. – P. 35–39. 80. Jafari A., Mahvi A. H., Nasseri S., et.al. Ultrafiltration of natural organic matter from water by vertically aligned carbon nanotube membrane // J. Environ. Health Sci. Eng. – 2015. – 13. – 51. DOI:10.1186/ s40201-015-0207-x 81. Terryn H., Vereecken J., Landuyt J. Influ- ence of Aluminium Pretreatment on the Growth of Porous Oxide Films // Trans. IMF. – 1990. – 68, 1. – P. 33–37. ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 94 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 82. Jessensky O., Müller F., Gösele U. Self-or- ganized formation of hexagonal pore ar- rays in anodic alumina // Appl. Phys. Lett. – 1998. – 72. – P. 1173–1175. https:// doi.org/10.1063/1.121004 83. Fratila-Apachite L. E., Terryn H., Skeldon P., Thompson G. E. et.al. Influence of substrate microstructure on the growth of anodic oxide layers // Electrochim.Acta. – 2004. – 49, 7. – P. 127–1140. https://doi.org/ 10.1016/j.electacta.2003.10.024 84. Fernande J.C.S., Picciochi R., Da Cunha Belo M., et.al. Capacitance and photoelec- trochemical studies for the assessment of anodic oxide films on aluminium // Elec- trochim. Acta. – 2004. – 49, 26. – P. 4701– 4707. 85. Yuzhakov V. V., Chang H-Ch., Miller A. E. Pattern formation during electropolish- ing // Phys. Rev. B. – 1997. – 56. – P. 12608– 12624. 86. Chung C. K.; Zhou R.X.; Liu T. Y.; Chang W. T. Hybrid Pulse Anodization for the Fabrica- tion of Porous Anodic Alumina Films From Commercial Purity (99%) Aluminum at Room Temperature // Nanotechnology. – 2009. – 20. – 055301. DOI:10.1088/0957- 4484/20/5/055301 87. Mohammadi I.; Ahmadi S.; Afshar A. Effect of Pulse Current Parameters on the Me- chanical and Corrosion Properties of Ano- dized Nanoporous Aluminum Coatings // Mater. Chem. Phys. – 2016. – 183. – P. 490– 498. 88. Palibroda E. Aluminum porous oxide growth–II. On the rate determining step // Electrochim. Acta. – 1995. – 40, 8. – P. 1051–1055. 89. Patel Y., Palevičius A., Naginevičius V., Li- audanskaite J., Janušas G. Aluminum ox- ide membrane as a functional element for filtering bioparticles in micro hydraulic devices // Proc. SPIE11270, Frontiers in ul- trafast optics: biomed., sci., and ind. Appl. XX. – 2020. – 1127004. 90. Vázquez M. I., Romero V., Vega V., García,J., Prida V. M., Hernando, B., Benavente, J. Morphological, chemical surface, and dif- fusive transport characterizations of a nan- oporous alumina membrane // Nanomate- rials – 2015. – 5. – P. 2192–2202. 91. Osmanbeyoglu H., Hurb Tae Bong, Kim Hong Koo Thin alumina nanoporous mem- branes for similar size biomolecule separa- tion // J. of Membrane Sci. – 2009. – 343. – P. 1–6. 92. Aghili H., Hashemi B., Bahrololoom M. E., Jahromi S. A. J. Fabrication and charac- terization of nanoporous anodic alumina membrane using commercial pure alu- minium to remove Coliform bacteria from wastewater // Proc. Appl. of Ceram. – 2019. – 13 (3). – P. 235–243. 93. Attaluri, A. C., Huang, Z., Belwalkar, A., Geertruyden, W. V., Gao, D., Misiolek W. Evaluation of nano-porous alumina mem- branes for hemodialysis application // ASAIO Journal. – 2009. – 55(3). – P. 217– 223. 94. Zahid A., Kasi A. K., Kasi J. K., Bokhari S. M., Wahid H. A. Fabrication of mini-dialyzers using anodic aluminum oxide and poly- sulfone membrane and their comparative study for the improvement of hemodialy- sis to treat renal failure patients // Pure and appl biol. – 2018. – 7(2). – P. 643–654. 95. Sharma A. Porous anodic alumina mem- branes for large biomolecule separations. Doctoral thesis (Ph. D). – 2018. – Universi- ty College London. УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 95https://ucj.org.ua 96. Joung C.-K., Kim H.-N., Lim M.-C., Jeon T.-J., Kim H.-Y., Kim Y.-R. A nanoporous membrane-based impedimetric immu- nosensor for label-free detection of patho- genic bacteria in whole milk // Biosens and Bioelectr. – 2013. – 44. – P. 210–215. 97. Su T., He L., Mo R., Zhou C., Wang Z., Wan Y., Li C. A non-enzymatic uric acid sensor utilizing ion channels in the barri- er layer of a porous anodic alumina mem- brane // Electrochem. commun. – 2018. – 96. – P. 113–118. 98. Ma Y., Kaczynski J., Ranacher C., Roshanghi- as A., Zauner M., Abasahl B. Nano-porous aluminum oxide membrane as filtration interface for optical gas sensor packaging// Microelectr. eng. – 2018. – 198. – P. 29–34. 99. Law C. S., Lim S. Y., Abell A. D., Voelcker N. H., Santos A. Nanoporous anodic alu- mina photonic crystals for optical chemo- and biosensing: fundamentals, advances, and perspectives //Nanomat. – 2018. – 8 (10). – P. 788–830. 100. Goszczak A. J., Adam J., Cielecki P. P., Fiu- towski J., Rubahn H.-G., Madsen, M. Nano- scale aluminum concaves for light-trapping in organic thin-films // Optics Commun. – 2016. – 370. – P. 135–139. 101. Vandekerkhove A., Negahdar L., Glas D. Synthesis and characterization of Ru-load- ed anodized aluminum oxide for hydro- genation catalysis // Chem.Open. – 2019. – 8 (4). – P. 532–538. 102. Liu C, Gillette EI., Chen X., Pearse A. J., Kozen A.C., Schroeder M.A., Gregor czyk K. E., Lee S.B., Rubloff G.W. An all-in- one nanopore battery array // Nat. Nano- technol. - 2014. – 9. – P. 1031–1039. 103. Ahn Y., Park J., Shin D., Cho S., Park S. Y., Kim H., Kim Y. S. Enhanced electrochemi cal capabilities of lithium ion batteries by structurally ideal AAO separator // J. Mat. chem. A. – 2015. – 3 (20). – P. 10715–10719. 104. Shi W., Shena Y., Gea D., Xue M., Cao H., Huanga S., Wangc J., Zhangc G., Zhangc F. Functionalized anodic aluminum oxide (AAO) membranes for affinity protein sep- aration // J. of Membr. Sci. – 2008. – 325. – P. 801–808. 105. Stojadinovic S., Vasilic R., Belca I., Tadic M., Kasalic B., Zekovic Lj. Structural and lumi- nescence characterization of porous anodic oxide films on aluminum formed in sul- famic acid solution // Applied Surf. Sci. – 2008. – 255. – P. 2845–2850. 106. Ramanareddy P., Ajith K.M., Udayas- hankar N. K. Morphology and photolumi- nescence of nano-porous anodic alumina membranes obtained in oxalic acid at dif- ferent anodization potentials //Nano Ex- press. – 2020. – P. 1–47. doi:10.1088/2632- 959x/ab976b h. 107. Stępniowski W. J., Bojar Z. Nanoporous anodic aluminum oxide: fabrication, char- acterization, and applications handbook of nanoelectrochemistry// Springer Interna- tional Publishing Switzerland. 2015 DOI 10.1007/978-3-319-15207-3. 108. Kikuchi T., Nishinaga O., Natsui S., Su- zuki R. O. Self-ordering behavior of anodic porous alumina via selenic acid anodiz- ing // Electroch. Acta. – 2014. – 137. – P. 728–735. REFERENCES 1. Catapano G., Vienken J. Biomedical App lications of Membranes. Advanced Mem- brane Technology and Appl. 2008. 489. ISBN: 978-0-471-73167-2. ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 96 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 2. Mares J., Tuma Z., Moravec J. at al. Pavli- na R., Matejovic, M. Proteins Adsorbed to a Polysulfone Hemodialysis Membrane under Heparin and Citrate Anticoagula- tion Regimens. Artificial Organs., 2019. 43. (11): 1092. 3. Myronchuk V., Zmievskii Yu., Dzyazko Yu., Rozhdestvenska L., Zakharov V. Whey desalination using polymer and inorganic membranes: operation conditions. Acta Pe- riodica Technol. 2018. 49:103. 4. Dzyazko Yu., Rozhdestveskaya L., Zmi evskii Yu., Zakharov V., Myronchuk V. Composite inorganic anion exchange membrane for electrodialytic desalination of milky whey. Mat. Today: Proceedings. 2019. 6 (2): 250. 5. Gupta, V., Anandkumar J. Рrotein separa- tion using fly-ash microfiltration ceramic membrane. Inter. J. of Biotechnol., Bioin- form. and Biomed. 2018. 3 (2): 17. 6. Zhou C., Segal-Peretz T., Oruc M. E., Suh H. S., Wu G., Nealey P. F. Fabrication of nanoporous alumina ultrafiltration mem- brane with tunable pore size using block copolymer templates. Adv. Functional Mat. 2017. 27 (34): 1701756. 7. Ter Beek O., Pavlenko D., Suck M., Helfrich S., Bolhuis-Versteeg L., Snisarenko D., Sta- matialis D. New membranes based on poly- ethersulfone – SlipSkinTM polymer blends with low fouling and high blood compati- bility. Sep. and Purif. Technol. 2019. 225: 60. 8. Castro-Muñoz R. The role of new inorgan- ic materials in composite membranes for water disinfection. Membranes. 2020. 10: 101. 9. Zmievskii Yu,, Rozhdestvenska L., Dzyaz- ko Yu., Kornienko L., Myronchuk V., Bildukevich A., Ukrainetz A. Organic-in- organic materials for baromembrane sepa- ration. Springer Proc. Phys. 2017. 195 : 675. 10. Zmievskii Yu., Dzyazko Yu., Myronchuk V., Rozhdestvenskaya L., Vilenskii A., Korn- ienko L. Fouling of polymer and organ- ic-inorganic membranes during filtration of corn distillery. Ukr. Food J. 2016. 5 (4). Р.739. 11. Dzyazko Y. S., Rozhdestvenska L. M., Vasi- lyuk S. L., Kudelko K. O., Belyakov V. N. Composite Membranes Containing Nano- particles of Inorganic Ion Exchangersь for Electrodialytic Desalination of Glycerol. Nanoscale research letters. 2017. 12 (1): 438. 12. Dzyazko Yu. S., Rozhdestvenskaya L.M., Zmievskii Yu. G., Vilenskii A.I., Myron- chuk V.G., Kornienko L.V., Vasilyuk S.L., Tsyba N.N. Organic-inorganic materials containing nanoparticles of zirconium hy- drophosphate for baromembrane separa- tion. Nanoscale Res. Letters. 2015. 10: 64. 13. Myronchuk V.G., Dzyazko Yu.S., Zmievskii Yu.G., Ukrainets A.I., Bildukevich A.V., Kornienko L.V., Rozhdestvenskaya L.M., Palchik A.V. Organic-inorganic mem- branes for filtration of corn distillery. Acta Periodica Technol. 2016. 47 :153. 14. Dzyazko Yu.S., Volfkovich Yu. M., Sosen- kin V. E, Nikolskaya N.F., Gomza Yu.P. Composite inorganic membranes contain- ing nanoparticles of hydrated zirconium dioxide for electrodialytic separation. Na- noscale Res. Letters. 2014. 9 (1): 271. 15. Masuda H.; Yada K.; Osaka A. Self-order- ing of cell configuration of anodic porous alumina with large-size pores in phosphor- ic acid solution. Jpn. J. Appl. Phys. 1998. 37. 1340. 16. Napolskii, K.S., Roslyakov, I.V., Eliseev, A.A., Petukhov, D.I., Lukashin, A.V., Chen, S.F., УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 97https://ucj.org.ua Liu, C.P., Tsirlina, G.A. Tuning the micro- structure and functional properties of met- al nanowire arrays via deposition potential. Electrochim. Acta. 2011. 56 (5): 2378. 17. Sulka G.D. Highly ordered anodic porous alumina formation by self-organized ano- dizing in Nanostructured materials in elec- trochemistry. (WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2008, P. 1–116). 18. Lee W. Park S.-J. Porous anodic aluminum oxide: anodization and templated synthesis of functional nanostructures. Chem. Rev. 2014. 114 (15): 7487. 19. Petukhov, D.I., Berekchiian, M.V., Pyat kov, E.S., Solntsev, K.A., and Eliseev, A.A., Experimental and theoretical study of en- hanced vapor transport through nano- channels of anodic alumina membranes in capillary condensation regime, J. Phys. Chem. C. 2016. 120 (20): 10982. 20. Lee, K.P. and Mattia, D., Monolithic nan- oporous alumina membranes for ultrafil- tration applications: characterization, se- lectivity-permeability analysis and fouling studies. J. Membr. Sci. 2013. 435: 52. 21. Huang Z., Zhang W., Yu J., Gao D. Nano- porous alumina membranes for enhancing hemodialysis. Journal of Medical Devices. 2007. 1(1): 79. 22. Kasi A.K., Kas, J.K., Hasan M., Afzulpur- kar N., Pratontep S., Porntheeraphat S., Pankiew A. Fabrication of low cost anodic aluminum oxide (AAO) tubular membrane and their application for hemodialysis. Ad- vanced Materials Research. 2012. 550: 2040. 23. Osmanbeyoglu H.U., Hur T.B., Kim H.K. Thin alumina nanoporous membranes for similar size biomolecule separation. Jour- nal of Membrane Science. 2009. 343(1):1. 24. Jang B., Chen X.Z., Siegfried R., More- no J.M.M., Özkale B., Nielsch K., Pané S. Silicon-supported aluminum oxide mem- branes with ultrahigh aspect ratio nanop- ores. RSC Advances. 2015. 5 (114): 94283. 25. Buldakov D.A, Petukhov D.I., Eliseev A.A. Anodic Alumina membrane for separation processes in liquid media // Procedia Engi- neering. 2012. 44: 1706. doi: 10.1016/j.pro- eng.2012.08.916 26. Ullah A., Kasi A.Kh., Kasi J.Kh., Bokhari M. Fabrication of mechanically stable AAO membrane with improved fluid perme- ation properties. Microelectronic Engi- neering. 2018. 188,5: 95. doi:10.1016/j. mee.2017.11.019. 27. Pourbaix M.. Atlas of electrochemical equi- libria in aqueous solutions: (Pergamon- Press. 1966). 28. Diggle J.W., Downie T.C., Goulding C.W. Anodic oxide films on aluminum. Chem- ical Reviews. 1969. 69: 365. 29. Lisyuk L.S., Ogenko S.V., Volkov S.V., Dzyazko Yu.S. Impedance spectra of oxi- dized aluminum electrochemically modi- fied with nickel nanoparticles. Visnik NTU KhPI. 2008.16: 65. [in Russian]. 30. Bockris J.O.M., White R.E., Conway B.E. Modern aspects of electrochemistry (Springel 1989). 31. Thompson G.; Wood G.C. Anodic films on aluminum, In J. C. Scully, Ed., Treatise on Material Science and Technology. (Aca- demic Press, New York, 1983). 32. Van der Linden B.; Terryn H.; Vereecken . Investigation of anodic aluminium oxide layers by electrochemical impedance spec- troscopy. J. Appl. Electrochem. 1990. 20: 798. 33. Wehrspohn R.B.; Li A.P.; Nielsch K.; et.al. Highly ordered alumina films: pore growth ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 98 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 and applications. Oxide Films in The Elec- trochemical Society Proceeding Series. (Pen- nington, NJ: Marcel Dekker,. 2000). 34. O’Sullivan J.P.; Wood G.C. Morphology and mechanism of formation of porous anodic films on aluminium // Proc. R. Soc. London, Ser. A. 1970. 317: 511. 35. P.A.M.E.A.J.Bard Encyclopedia of electro- chemistry of the elements (Marcel Dekker: New York and Basel, 1973). 36. Ono S., Ichinos, H., Kawaguci, T., Masuko N. The observation of anodic oxide films on aluminum by high resolution electron microscop Corros. Sci. 1990. 31: 249. 37. Parkhutik V.P., Belov V.T., Chernyckh M.A. Study of aluminium anodization in sulphuric and chromic acid solutions—II. Oxide morphology and structure. Electro- chim. Acta. 1990. 35(6): 961. 38. Brichka A.V., Prikhodko G.P., Brichka S.Y., Oranska O.I.,. Ogenko V.M. Thermal prop- erties of alumina membranes. Chemistry, physics and surface technology. 2003. 9: 145. 39. Keller F.; Hunter M.S.; Robinson D.L. Structural Features of Oxide Coatings on Aluminium. J. Electrochem. Soc. 1953. 100: 411. 40. Raja K.S., Misra M., Paramguru R. Forma- tion of Self-Ordered Nano-Tubular Struc- ture of Anodic Oxide Layer on Titanium. Electrochem Acta. 2005. 15:154. 41. .Hoar T.P, Mott N.F. A mechanism for the formation of porous anodic oxide films on aluminium. J.Phys.Chem.Solids 9. 1959. 9(2): 97. 42. Hunter M.S., Fowle P. Factors Affecting the Formation of Anodic Oxide Coatings. J.Electrochem.Soc. 1954. 101: 514. 43. Bogoyavlensky A.F. The Mechanism of Formation of Anodic Oxide Film on Alu- minum (Moscow: Mashinostroenie, 1964). [in Russian]. 44. Oh J., Thompson C.V. The role of electric field in pore formation during aluminum anodization. Elecrtochem. Acta. 2011. 56 (11): 4044. 45. Garsia-Vergara S.J., Skeldon P., Thomp- son G.E., Habazaki H. Formation of porous anodic alumina in alkaline borate electro- lyte. Thin Solid Films. 2007. 515(3): 5418. 46. Garsia-Vergara S.J., Skeldon P., Thomp- son G.E., Habazaki H. A tracer investiga- tion of chromic acid anodizing of alumini- um. Surf. Interface Anal. 2007. 39(11): 860. 47. Lee W., Ji R., Gösele U., Nielsch K. Fast fabrication of long-range ordered porous alumina membranes by hard anodization. Nature Mat. 2006. 5: 741. 48. Lukashchuk T.S., Larin V.I., Pshenichnaya S.V. Formation of nanostructured anodic aluminum oxides in oxalic acid. Bulletin of Kharkiv National University, Khimiya. 2010. 19(42): 112. [in Russian]. 49. Nielsch K., Cho, J., Schwirn K. et.al. Self-or- dering Regimes of Porous Alumina: The 10 Porosity Rule. Nano Lett. 2002. 2(7): 677. 50. Spiridonov B. A., Yuriev A. V., Muratova N. et.al. Influence of anodizing modes on pore formation of aluminum oxide. Voronezh State Technical University Bulletin. 2003. 3(11): 112. 51. Parkhutik V.P., Shershulsky V.I. Theoretical modelling of porous oxide growth on alu- minium. J. Phys. D: Appl. Phys. 1992. 25(8): 1258. 52. Ono S., Saito M., Ishiguro M., Asoh H. Controlling Factor of Self-Ordering of Anodic Porous Alumina. J. Electrochem. Soc. 2004. 151(8): B473. 53. Bocchetta P., Sunseri C., Bottino A.,et.al. УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 99https://ucj.org.ua Asymmetric alumina membranes electro- chemically formed in oxalic acid solution. J. Appl.Electrochem. 2002. 32(9): 977. 54. Choo Y.H., Devereux O.F. Barrier-Type Aluminum Oxide Films Formed under Porlonged Anodizing, I. Influence of An- odizing Parameters on Film Morphology. J.Electrochem. Soc. 1975. 122: 1645. 55. Ding G.Q., Zheng M.J., Xu W.L., Shen W.Z. Fabrication of controllable free-standing ultrathin porous alumina membranes // Nanotechnology. 2005. 16(8): 1285. 56. Pyatkov E.S., Berekchiyan M.V., Yelise yev A.A., et al. Electrochemical Detection of Barrier Layer Removal for Preparation of Anodic Alumina Membranes with High Permeance and Mechanical Stability. In- organic Materials: Applied Research. 2018. 9(1): 82. 57. Gong J., Butler W.H., Zangari G. Tailor- ing morphology in free-standing anodic aluminium oxide: control of barrier layer opening down to the sub-10 nm diameter. Nanoscale. 2010. 2(5): 778. 58. Liang J.Y., Chik H., Yin A.J., Xu J. Two di- mensional lateral superlattices of nanos- tructures: nonlithographic formation by anodic membrane template. J. Appl. Phys. 2002. 91: 2544. 59. Lir H.D.L., Paterson R., New and modi- fied anodic alumina membranes: Part III. Preparation and characterization by gas diffusion of 5 nm pore size anodic alumina membranes // J. Membr. Sci. 2002. 206: 375. 60. XuW.L., Chen H., Zheng M.J., et.al. Opti- cal transmission spectra of ordered porous alumina membranes with different thick- nesses and porosities. Optical Mater. 2006. 28: 1160. 61. Chih-Ting Liu, Yu-Liang Lin,Chien-Wei Chu, et al. Chen Asymmetries in Porous Membranes: Fabrication of Anodic Alumi- num Oxide Membranes with Double-Sized Nanopores and Controlled Surface Proper- ties. J. Phys. Chem. C. 2019. 123(23): 14540. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b03079 62. Brzózka A., Brudzisz A., Rajska D., et.al. Recent trends in synthesis of nanoporous anodic aluminum oxides in Nanostruc- tured Anodic Metal Oxides Synthesis and Applications Micro and Nano Technologies (Elsevier: 2020: 35). 63. Azarenkov N.A., Beresnev V.M., Pogrebn- yak A.D., Malikov L.V., Turbin P.V. Nano- materials, nanocoatings, nanotechnology. (Tutorial. Kh: .: V.N.Karazin KhNU, 2009). 64. Hoang V.V., Oh S.K. Simulation of struc- tural properties and structural transforma- tion of amorphous Al2O3. Physica B: Con- densed Matter 2004. 352: 73. 65. Xia Z., Riester L., Sheldon B.W., et.al. Me- chanical properties of highly ordered nan- oporous anodic alumina membranes. Rev. Adv. Mater. Sci. 2004. 6(2): 131. 66. Akiya S.; Kikuchi T.; Natsui S.; Suzuki R.O. Nanostructural Characterization of Large- Scale Porous Alumina Fabricated via Ano- dizing in Arsenic Acid Solution. Appl. Surf. Sci. 2017. 403: 652-661. 67. Abd-Elnaiem A.M.; Mebed A.M.; El-Said W.A.; Abdel-Rahim M.A. Porous and Mesh Alumina Formed by Anodization of High Purity Aluminum Films at Low Anodizing Voltage Thin Solid Films. 2014. 570: 49. 68. Elabar D.; Hashimoto T.; Qi J.; Skeldon P.; Thompson G.E. Effect of Low Levels of Sulphate on the Current Density and Film Morphology During Anodizing of Aluminium in Chromic Acid. Electrochim. Acta. 2016. 196: 206. ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 100 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 69. Stepniowski W.J.; Norek M.; Michalska-Do- ma´nska M.; et.al. Incorporation of Copper Chelate Ions Into Anodic Alumina Walls. Mater. Lett. 2013. 106: 242. 70. Nakajima D.; Kikuchi T.; Natsui S.; Suzuki R. O. Superhydrophilicity of a Nanofib- er-Covered Aluminum Surface Fabricated via Pyrophosphoric Acid Anodizing. Appl. Surf. Sci. 2016. 389:173. 71. Sepúlveda, M.; Castaño J.G.; Echeverría F. Influence of Temperature and Time on the Fabrication of Self-Ordering Porous Alu- mina by Anodizing in Etidronic Acid. Appl. Surf. Sci. 2018. 454: 210. 72. Karahaliou P.K., Theodoropulou M., Kro- ntiras C.A., et.al. Transient and alternating current conductivity of nanocrystalline porous alumina thin films on silicon, with embedded silicon nanocrystals. J.Appl. Phys. 2004. 95: 2776. 73. Oh H-J., Park G-S., Kim J-G., Jeong Y.and Chi, Ch-S. Surface roughness factor of anodic oxide layer for electrolytic capaci- tors. Mater. Chem. Phys. 2003. 82(2): 331. 74. Redón R., Vázquez-Olmos A., Mata-Zam- ora M.E., et.al. Contact Angle Studies on Anodic Porous Alumina. Rev. Adv. Mater. Sci. 2006. 11(1): 79. 75. Thompson D.W., Snyde P.G., Castro L., et.al. Optical characterization of porous alumina from vacuum ultraviolet to midin- frared. J. Appl. Phys. 2005. 97: 113511. doi. org/10.1063/1.1921336 76. Li Y., Zheng M., Ma L. and Shen W. Fab- rication of highly ordered nanoporous alumina films by stable high-field anodiza- tion. Nanotechnology. 2006. 17(20): 5101. DOI:10.1088/0957-4484/17/20/010 77. Segawa H.; Okano H.; Wada K. et.al. Syn- thesis of Laminated Alumina Films by AC Oxidation. J. Electrochem. Soc. 2013. 160: D240. 78. Li F., Zhang L., Metzger R.M. On the Growth of Highly Ordered Pores in An- odized Aluminum Oxide. Chem. Mater. 1998. 10(9): 2470. 79. Xiaowei Zhao, Peng Jiang, Sishen Xie et. al. Patterned anodic aluminium oxide fab- ricated with a Ta mask. Nanotechnology. 2006. 17(1): 35. 80. Jafari A., Mahvi A. H., Nasseri S., et.al. Ul- trafiltration of natural organic matter from water by vertically aligned carbon nano- tube membrane. J. Environ. Health Sci. Eng. 2015. 13: 51. DOI:10.1186/s40201-015- 0207-x 81. Terryn H., Vereecken J., Landuyt J. Influ- ence of Aluminium Pretreatment on the Growth of Porous Oxide Films. Trans. IMF. 1990. 68(1): 33. 82. Jessensky O., Müller F., Gösele U. Self-or- ganized formation of hexagonal pore arrays in anodic alumina. Appl. Phys. Lett. 1998. 72: 1173. https://doi.org/10.1063/1.121004 83. Fratila-Apachite L.E., Terryn H., Skeldon P., Thompson G.E. et.al. Influence of substrate microstructure on the growth of anodic oxide layers. Electrochim.Acta. 2004. 49(7): 1127. https://doi.org/10.1016/j.electac- ta.2003.10.024 84. Fernande J.C.S., Picciochi R., Da Cunha Belo M., et.al. Capacitance and photoelec- trochemical studies for the assessment of anodic oxide films on aluminium. Electro- chim. Acta. 2004. 49(26): 4701. 85. Yuzhakov V.V., Chang H-Ch., Miller A.E. Pattern formation during electropolishing. Phys. Rev. B. 1997. 56: 12608. 86. Chung C.K.; Zhou R.X.; Liu T.Y.; Chang W.T. Hybrid Pulse Anodization for the Fab- УХЖ № 12 / Том 86Л. М. Рождественська, К. О. Куделко, В. М. Огенко, М. Чанг 101https://ucj.org.ua rication of Porous Anodic Alumina Films From Commercial Purity (99%) Alumi- num at Room Temperature. Nanotechnol- ogy. 2009. 20: 055301. DOI:10.1088/0957- 4484/20/5/055301 87. Mohammadi I.; Ahmadi S.; Afshar A. Ef- fect of Pulse Current Parameters on the Mechanical and Corrosion Properties of Anodized Nanoporous Aluminum Coat- ings. Mater. Chem. Phys. 2016. 183: 490. 88. Palibroda E. Aluminum porous oxide growth—II. On the rate determining step. Electrochim. Acta. 1995. 40(8): 1051. 89. Patel Y., Palevičius A., Naginevičius V., Li- audanskaite J., Janušas G. Aluminum oxide membrane as a functional element for fil- tering bioparticles in micro hydraulic de- vices // Proc. SPIE11270, Frontiers in ultra- fast optics: biomed., sci., and in. appl. XX. 2020 1127004. 90. Vázquez M. I., Romero V., Vega V., Gar cía, J., Prida V. M., Hernando, B., Be- navente, J. Morphological, chemical sur- face, and diffusive transport characteriza- tions of a nanoporous alumina membrane. Nanomat. 2015. 5: 2192. 91. Osmanbeyoglu H., Hurb Tae Bong, Kim Hong Koo Thin alumina nanoporous mem- branes for similar size biomolecule separa- tion. J. of Membrane Sci. 2009. 343: 1. 92. Aghili H., Hashemi B., Bahrololoom M.E., Jahromi S. A. J. Fabrication and charac- terization of nanoporous anodic alumina membrane using commercial pure alu- minium to remove Coliform bacteria from wastewater. Proc. Appl. of Ceram. 2019. 13 (3): 235. 93. Attaluri, A. C., Huang, Z., Belwalkar, A., Geertruyden, W. V., Gao, D., Misiolek W. evaluation of nano-porous alumina mem- branes for hemodialysis application. ASAIO Journal. 2009. 55(3):217. 94. Zahid A., Kasi A. K., Kasi J. K., Bokhari S. M., Wahid H. A. Fabrication of mini-dia- lyzers using anodic aluminum oxide and polysulfone membrane and their compara- tive study for the improvement of hemodi- alysis to treat renal failure patients // Pure and appl biol. 2018. -7(2): 643. 95. Sharma A. Porous anodic alumina mem- branes for large biomolecule separations. Doctoral thesis (Ph.D), – 2018. University College London. 96. Joung C.-K., Kim H.-N., Lim M.-C., Jeon T.-J., Kim H.-Y., Kim Y.-R. A nanoporous membrane-based impedimetric immu- nosensor for label-free detection of patho- genic bacteria in whole milk. Biosens. and Bioelectr. 2013. 44: 210. 97. Su T., He L., Mo R., Zhou C., Wang Z., Wan Y., Li C. A non-enzymatic uric acid sensor utilizing ion channels in the barrier layer of a porous anodic alumina membrane. Elec- trochem. commun. 2018. 96: 113. 98. Ma Y., Kaczynski J., Ranacher,C., Roshang- hias A., Zauner M., Abasahl B. Nano-po- rous aluminum oxide membrane as filtra- tion interface for optical gas sensor pack- aging Microelectr. eng. 2018. 198: 29. 99. Law C. S., Lim S. Y., Abell A. D., Voelcker N. H., Santos A. Nanoporous anodic alu- mina photonic crystals for optical chemo- and biosensing: fundamentals, advances, and perspectives . Nanomat. 2018. 8: 788. 100. Goszczak A. J., Adam J., Cielecki P. P., Fi- utowski J., Rubahn H.-G., Madsen, M. Na- noscale aluminum concaves for light-trap- ping in organic thin-films. Optics Commun. 2016. 370:135. 101. Vandekerkhove A., Negahdar L., Glas D. ФІЗИЧНА ХІМІЯ МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ 102 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2020 Synthesis and characterization of Ru-load- ed anodized aluminum oxide for hydro- genation catalysis. Chem.Open. 2019. 8(4): 532. 102. Liu C., Gillette EI., Chen X., Pearse A.J., Kozen A.C., Schroeder M.A., Gregorczyk K.E., Lee S.B., Rubloff G.W. An all-in-one nanopore battery array. Nat. Nanotech- nol. 2014. 9: 1031. 103. Ahn Y., Park J., Shin D., Cho S., Park S. Y., Kim H., Kim Y. S. Enhanced electrochem- ical capabilities of lithium ion batteries by structurally ideal AAO separator. J. Mat. chem. A. 2015. 3(20): 10715. 104. Shi W., Shena Y., Gea D., Xue M., Cao H., Huanga S., Wangc J., Zhangc G., Zhangc F. Functionalized anodic aluminum oxide (AAO) membranes for affinity protein sep- aration. J. of Membr. Sci. 2008. 325: 801. 105. Stojadinovic S., Vasilic R., Belca I., Tadic M., Kasalic B.,.Zekovic Lj. Structural and luminescence characterization of porous anodic oxide films on aluminum formed in sulfamic acid solution. Applied Surf. Sci. 2008. -255:2845. 106. Ramanareddy P., Ajith K.M., Udayas- hankar N. K. Morphology and photolu- minescence of nano-porous anodic alu- mina membranes obtained in oxalic acid at different anodization potentials //Nano Express.2020. 1. doi:10.1088/2632-959x/ ab976b h. 107. Stępniowski W. J. , Bojar Z. Nanoporo- us anodic aluminum oxide: fabrication, characterization, and applications hand- book of nanoelectrochemistry. Springer International Publ. Switzerland. 2015. DOI 10.1007/978-3-319-15207-3. 108. Kikuchi T., Nishinaga O., Natsui S., Su- zuki R. O. Self-ordering behavior of anodic porous alumina via selenic acid anodiz- ing // Electroch. Acta. 2014. 137: 728. This publication was supported by source of funding № 0118U003903 from National Acad- emy of Sciences of Ukraine Стаття надійшла 12.06.19
id	oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-263
institution	Ukrainian Chemistry Journal
keywords_txt_mv	keywords
language	English
last_indexed	2026-07-23T01:05:34Z
publishDate	2021
publisher	V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
record_format	ojs
resource_txt_mv	ucjorgua/63/51af6b7d20fd600c037875efcd188a63.pdf
spelling	oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-2632026-07-22T08:23:45Z MEMBRANE MATERIALS BASED ON POROUS ANODIC ALUMINIUM OXIDE МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ Rozhdestvenska, Liudmyla Kudelko, Kateryna Ogenko, Volodymyr Chang, Menglei membranes, anodized aluminum oxide, porous films, nanopores, two-stage anodizing. Anodized aluminum oxide (AOA) is applied in many technological areas such as formation of decorative or anticorrosive coating, hydrophobic and hydrophilic surfaces, development of functional micro- and nanomaterials. Due to unique properties of porous structure (most direct, regular and through pores with size in a narrow range) AOA films can be used for membrane separation. The morphological features of such films mainly depend on synthesis conditions. This review consists of the models of pore formation on the aluminum surface and the correlation parameters of films with anodizing conditions. Particular attention is paid to the influence of synthesis factors (electrolyte composition, voltage, temperature conditions, etc) on the porous structure of AOA and the film thickness that determines the mechanical strength of membranes. The optimal voltage values for the porous structure arraingment of anodized aluminum oxide were indicated for each electrolyte. It is noted formation of cylindrical shaped pores with controllable pore diameters, periodicity and density distribution can be produced during two-stage anodizing. The pre-treatment of the metal surface and stage of separation of the formed film from its surface are also considered. Modern research are mainly aimed to synthesis of porous AOA membranes in new anodizing electrolytes and determining pore formation factors on the aluminum surface.&nbsp; The new anodizing conditions in most popular electrolytes (oxalic, sulfuric, phosphoric acids) for obtaining of porous AOA with the required morphological features is also under investigation. Such conditions include, for example, a lower voltage or higher temperature in case for a particular electrolyte. To avoid of local heating the electrolytes with additional components, for example, organic additives is also studied. Some practical aspects of AOA membrane utilization obtained under certain conditions are considered. V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2021-01-15 Article Article Physical chemistry Физическая xимия Фізична xімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/263 10.33609/2708-129X.86.12.2020.67-102 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 86 No. 12 (2020): Ukrainian Chemistry Journal; 67-102 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 86 ##issue.no## 12 (2020): Украинский химический журнал; 67-102 Український хімічний журнал; Том 86 № 12 (2020): Український хімічний журнал; 67-102 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/263/144 Copyright (c) 2021 Liudmyla Rozhdestvenska, Kateryna Kudelko, Volodymyr Ogenko, Menglei Chang https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
spellingShingle	Rozhdestvenska, Liudmyla Kudelko, Kateryna Ogenko, Volodymyr Chang, Menglei МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ
title	МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ
title_alt	MEMBRANE MATERIALS BASED ON POROUS ANODIC ALUMINIUM OXIDE
title_full	МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ
title_fullStr	МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ
title_full_unstemmed	МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ
title_short	МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ
title_sort	мембранні матеріали на основі пористого анодного оксиду алюмінію
topic_facet	membranes anodized aluminum oxide porous films nanopores two-stage anodizing.
url	https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/263
work_keys_str_mv	AT rozhdestvenskaliudmyla membranematerialsbasedonporousanodicaluminiumoxide AT kudelkokateryna membranematerialsbasedonporousanodicaluminiumoxide AT ogenkovolodymyr membranematerialsbasedonporousanodicaluminiumoxide AT changmenglei membranematerialsbasedonporousanodicaluminiumoxide AT rozhdestvenskaliudmyla membrannímateríalinaosnovíporistogoanodnogooksidualûmíníû AT kudelkokateryna membrannímateríalinaosnovíporistogoanodnogooksidualûmíníû AT ogenkovolodymyr membrannímateríalinaosnovíporistogoanodnogooksidualûmíníû AT changmenglei membrannímateríalinaosnovíporistogoanodnogooksidualûmíníû

МЕМБРАННІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОРИСТОГО АНОДНОГО ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ

Institution

Ähnliche Einträge