一种超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道的制备方法

1.本发明属于基于介孔材料纳流控设计技术领域，具体涉及一种超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道(mct/aao)的制备方法。背景技术：2.纳米通道薄膜因其具有纳米尺寸通道，荷电的通道内壁在离子传输以及能量转换领域具有广泛的应用前景。纳米尺寸的荷电通道在电解质溶液中会产生双电层的重叠，由于静电排斥相互作用，在通道内部反离子的浓度会高于同离子的浓度，从而使整个离子通道内部呈现出非电中性，表现出离子整流、离子选择性以及离子门控的特性。目前，纳米通道的制备方法包括离子径迹刻蚀方法、真空辅助抽滤方法堆积二维纳米片以及物理刻蚀方法如电子束冲击等，基于上述方法构筑的纳米通道存在一定的缺陷，比如：通道不规整，且在膜表面分布不均匀，限制了离子传输通量；离子传输途径弯曲导致的高离子传输内阻；制备方法复杂、费用昂贵以及难以实现。针对于上述缺陷，有必要设计一种制备方法来制备高孔隙率、孔道规整有序且垂直联通的纳米通道用于纳流控领域的研究。技术实现要素：3.目前，基于介孔材料构筑纳米通道得到了广大研究者的关注，因其具有高密度的孔道、规整的孔道结构以及高度有序的孔道分布。考虑到介孔层很难实现大面积的自支撑，因此可以将其与其他薄膜基底组成非对称的异质结膜。阳极氧化铝因其具有高度规整的孔道结构、可控的孔径大小以及荷正电荷的通道，而被广泛用于构筑纳流控器件。因此发展基于介孔材料薄膜以及阳极氧化铝的纳流控器件具有广阔的应用前景。而超组装策略主要是基于氢键、静电相互作用等其他分子间相互作用力将客体引入到主体中，被广泛用于构筑功能性纳米材料和纳米器件。4.为解决现有技术的问题，本发明提供了一种超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道的制备方法。5.本发明的具体技术方案如下：6.本发明提供的超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1，配置介孔二氧化钛前驱体溶液，并配制介孔碳钛前驱体溶液；步骤s2，用对阳极氧化铝进行单面堵孔，得到单面堵孔阳极氧化铝；步骤s3，将单面堵孔阳极氧化铝的表面刮涂干净，清洗剂清洗得到具有干净表面的单面堵孔阳极氧化铝；步骤s4，在单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面旋涂介孔碳钛前驱体溶液，得到介孔碳钛/阳极氧化铝膜；步骤s5，将介孔碳钛/阳极氧化铝膜进行煅烧，即得垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道。7.本发明提供的超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道的制备方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤s1中介孔二氧化钛前驱体溶液的配置过程为：将乙醇溶于去离子水中，得到乙醇水溶液，将乙醇水溶液在0℃搅拌均匀，将四氯化钛缓慢滴加到乙醇水溶液中，在0℃继续搅拌至均匀，即得介孔二氧化钛前驱体溶液。8.本发明提供的超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道的制备方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤s1中介孔碳钛前驱体溶液的配置过程为：将f127溶解于无水乙醇中，加入去离子水，分散至澄清，得到介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液；向介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液加入醋酸，得到混合溶液一；向混合溶液一加入介孔二氧化钛前驱体溶液，搅拌至澄清，得到混合溶液二；向混合溶液二加入碳源resol，室温搅拌至澄清，即得介孔碳钛前驱体溶液。9.本发明提供的超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道的制备方法，还可以具有这样的技术特征，其中，碳源resol的配置过程为：将苯酚在45～48℃加热熔融至完全融化，加入氢氧化钠水溶液，搅拌均匀，加入甲醛，70～75℃搅拌均匀，用盐酸调节ph至中性，旋蒸除去水分，即得碳源resol。10.本发明提供的超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道的制备方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤s2中单面堵孔的具体步骤为：步骤s2-1，配制8～10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯溶液；步骤s2-2，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂到阳极氧化铝的一面，室温下干燥2～4h，得到聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝；步骤s2-3，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝放到190～210℃的烘箱中6～8h，即得单面堵孔阳极氧化铝。11.本发明提供的超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道的制备方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤s3中清洗剂为去离子水和乙醇。12.本发明提供的超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道的制备方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤s4中在单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面旋涂介孔碳钛前驱体溶液的具体步骤为：步骤s4-1，将单面堵孔阳极氧化铝的未堵孔面粘贴到玻璃片上；步骤s4-2，将介孔碳钛前驱体溶液旋涂到单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面，得到介孔碳钛旋涂阳极氧化铝；步骤s4-3，将介孔碳钛旋涂阳极氧化铝放在35℃的烘箱中蒸发诱导自组装24～28h，然后将温度升高至100～110℃，热处理24～28h，即得介孔碳钛/阳极氧化铝膜。13.本发明提供的超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道的制备方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤s5中煅烧的煅烧温度为400～450℃，煅烧时间为5～6h。14.本发明还提供了一种垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道，其特征在于，采用上述的超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道的制备方法制备得到。15.发明的作用与效果16.由于本发明是基于超组装策略，采用成熟的超组装方法以及蒸发诱导自组装(eisa)方法制备得到垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道。该纳米通道具有丰富且规整的孔道结构，可为离子提供丰富的离子传输途径，呈现出非对称的化学组成、表面电荷分布以及通道结构，在纳流控领域具有潜在的应用价值。在该纳米通道的介孔碳钛层中，介孔碳框架含有丰富的含氧官能团，主要提供负电荷位点用于调控离子传输，嵌入到介孔碳框架中的氧化钛纳米晶，其光电性能可以赋予纳米通道光控离子传输性能，双组份的存在可以赋予该纳米通道多功能性。介孔碳钛层通道与阳极氧化铝通道是垂直连通的，减少了物质传输阻力。17.本发明提供的超组装策略制备垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道的制备方法，具有普适性，通过调节介孔碳钛前驱体溶液制备过程中介孔二氧化钛前驱体溶液量和碳源量，可以得到具有不同碳钛含量介孔层的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道，另外通过调节旋涂次数，可以得到具有不同厚度介孔层的介垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道。附图说明18.图1是本发明实施例1制备mct/aao的流程图。19.图2是本发明的实施例1～5制得的mct/aao的mct层的tem图。其中，图2(a)是实施例1制得的mct/aao的mct层的tem图；图2(b)是实施例2制得的mct/aao的mct层的tem图；图2(c)是实施例3制得的mct/aao的mct层的tem图；图2(d)是实施例4制得的mct/aao的mct层的tem图；20.图2(e)是实施例5制得的mct/aao的mct层的tem图。21.图3是本发明实施例3制得的mct/aao的光学照片和sem图。图3(a)是mct/aao的光学照片；图3(b)是mct/aao的mct层的表面sem图；图3(c)是mct/aao的mct层的表面sem放大图；图3(d)是mct/aao的截面sem图。22.图4是本发明实施例3制得的mct/aao的mct层的xps图。23.图5是本发明实施例制得的纳米通道的介孔层的xrd图。图5(a)是实施例3制得的mct/aao、mc/aao和mt/aao的介孔层的xrd对比图；图5(b)是实施例1～5制得的mct/aao的mct层的xrd对比图。24.图6是本发明实施例3制得的mct/aao的mct层的氮气吸脱附测试图。图6(a)是mct层的氮气洗脱附曲线；图6(b)是mct层的孔径分布图。25.图7是本发明实施例制得的纳米通道的介孔层的ftir图。图7(a)是实施例3制得的mct/aao、mc/aao和mt/aao的介孔层的ftir对比图；图7(b)是实施例1～5制得的mct/aao的mct层的ftir对比图。具体实施方式26.在本发明中使用的术语，除非另有说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。27.在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。28.下述实施例中所采用的试剂为普通商业途径购得，未注明的实验操作及实验条件参考本领域的常规操作及常规条件。29.下述各实施例中所采用的阳极氧化铝(aao)均为商业aao膜，厚度为60μm，孔径大小为80nm，形状为直径15mm的圆形基底。30.以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。31.《实施例1》32.本实施例提供了一种超组装策略制备钛碳比例3g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道(mct/aao)的制备方法，包括如下步骤：33.步骤s1，配置介孔二氧化钛前驱体溶液，并配制介孔碳钛前驱体溶液，34.配置介孔二氧化钛前驱体溶液的具体过程为：35.将42g乙醇溶于7g去离子水中，得到乙醇水溶液，将乙醇水溶液在0℃冰水浴中搅拌10min至均匀，将12g四氯化钛缓慢滴加到乙醇水溶液中，在0℃冰水浴中继续搅拌60min至均匀，即得黄绿色的介孔二氧化钛前驱体溶液，36.配制介孔碳钛前驱体溶液的具体过程为：37.将0.8g f127溶解于10g无水乙醇中，加入0.43g去离子水，超声分散至澄清，500r下磁力搅拌30min，得到介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液，向介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液加入50μl醋酸，得到混合溶液一，向混合溶液一加入3g介孔二氧化钛前驱体溶液，搅拌1h至澄清，得到混合溶液二，向混合溶液二加入1.5g碳源resol，室温500r磁力搅拌30min至澄清，即得介孔碳钛前驱体溶液，38.其中，碳源resol的配置过程为：39.将2.44g苯酚加入到100ml的两颈烧瓶中，在45℃加热熔融至完全融化，加入0.52g的20wt％氢氧化钠水溶液，搅拌10min至均匀，加入4.2g甲醛，油浴锅升至70℃，搅拌1h至均匀，用盐酸调节ph至中性，旋蒸除去水分，即得碳源resol；40.步骤s2，对阳极氧化铝(aao)进行单面堵孔，得到单面堵孔阳极氧化铝，具体步骤为：41.步骤s2-1，配制10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)溶液，42.步骤s2-2，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂到阳极氧化铝的一面，旋涂转速3500rad/min，旋涂时间30s，室温下干燥2h，得到聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝，43.步骤s2-3，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝放到200℃的烘箱中6h，即得单面堵孔阳极氧化铝；44.步骤s3，采用1000目的砂纸将单面堵孔阳极氧化铝表面的pmma刮涂干净，之后分别用去离子水和乙醇清洗3次，得到具有干净表面的单面堵孔阳极氧化铝；45.步骤s4，在单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面旋涂介孔碳钛前驱体溶液，得到介孔碳钛/阳极氧化铝膜，具体步骤为：46.步骤s4-1，将单面堵孔阳极氧化铝的未堵孔面粘贴到玻璃片上，47.步骤s4-2，将200μl介孔碳钛前驱体溶液旋涂到单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面，旋涂转速为3500rad/min，旋涂时间为60s，得到介孔碳钛旋涂阳极氧化铝，48.步骤s4-3，将介孔碳钛旋涂阳极氧化铝放在35℃的烘箱中蒸发诱导自组装24h，然后将温度升高至100℃，热处理24h，即得介孔碳钛/阳极氧化铝膜；49.步骤s5，将介孔碳钛/阳极氧化铝膜进行煅烧，首先以1℃/min升温至400℃，然后在该温度下恒温煅烧5h，去除模板剂f127和多余的pmma，即得钛碳比例3g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道。50.图1是本发明实施例1制备mct/aao的流程图。51.《实施例2》52.本实施例提供了一种超组装策略制备钛碳比例5g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道(mct/aao)的制备方法，包括如下步骤：53.步骤s1，配置介孔二氧化钛前驱体溶液，并配制介孔碳钛前驱体溶液，54.配置介孔二氧化钛前驱体溶液的具体过程为：55.将42g乙醇溶于7g去离子水中，得到乙醇水溶液，将乙醇水溶液在0℃冰水浴中搅拌10min至均匀，将12g四氯化钛缓慢滴加到乙醇水溶液中，在0℃冰水浴中继续搅拌60min至均匀，即得黄绿色的介孔二氧化钛前驱体溶液；56.配制介孔碳钛前驱体溶液的具体过程为：57.将1.0g f127溶解于10g无水乙醇中，加入0.71g去离子水，超声分散至澄清，500r下磁力搅拌30min，得到介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液，向介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液加入100μl醋酸，得到混合溶液一，向混合溶液一加入5g介孔二氧化钛前驱体溶液，搅拌1h至澄清，得到混合溶液二，向混合溶液二加入1.5g碳源resol，室温500r磁力搅拌30min至澄清，即得介孔碳钛前驱体溶液，58.其中，碳源resol的配置过程为：59.将2.44g苯酚加入到100ml的两颈烧瓶中，在45℃加热熔融至完全融化，加入0.52g的20wt％氢氧化钠水溶液，搅拌10min至均匀，加入4.2g甲醛，油浴锅升至70℃，搅拌1h至均匀，用盐酸调节ph至中性，旋蒸除去水分，即得碳源resol；60.步骤s2，对阳极氧化铝(aao)进行单面堵孔，得到单面堵孔阳极氧化铝，具体步骤为：61.步骤s2-1，配制10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)溶液，62.步骤s2-2，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂到阳极氧化铝的一面，旋涂转速3500rad/min，旋涂时间30s，室温下干燥2h，得到聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝，63.步骤s2-3，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝放到200℃的烘箱中6h，即得单面堵孔阳极氧化铝；64.步骤s3，采用1000目的砂纸将单面堵孔阳极氧化铝表面的pmma刮涂干净，之后分别用去离子水和乙醇清洗3次，得到具有干净表面的单面堵孔阳极氧化铝；65.步骤s4，在单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面旋涂介孔碳钛前驱体溶液，得到介孔碳钛/阳极氧化铝膜，具体步骤为：66.步骤s4-1，将单面堵孔阳极氧化铝的未堵孔面粘贴到玻璃片上，67.步骤s4-2，将200μl介孔碳钛前驱体溶液旋涂到单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面，旋涂转速为3500rad/min，旋涂时间为60s，得到介孔碳钛旋涂阳极氧化铝，68.步骤s4-3，将介孔碳钛旋涂阳极氧化铝放在35℃的烘箱中蒸发诱导自组装24h，然后将温度升高至100℃，热处理24h，即得介孔碳钛/阳极氧化铝膜；69.步骤s5，将介孔碳钛/阳极氧化铝膜进行煅烧，首先以1℃/min升温至400℃，然后在该温度下恒温煅烧5h，去除模板剂f127和多余的pmma，即得钛碳比例5g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道。70.《实施例3》71.本实施例提供了一种超组装策略制备钛碳比例7g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道(mct/aao)的制备方法，一种介孔碳/阳极氧化铝纳米通道(mc/aao)和一种介孔钛/阳极氧化铝纳米通道(mt/aao)。72.钛碳比例7g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道(mct/aao)的制备包括如下步骤：73.步骤s1，配置介孔二氧化钛前驱体溶液，并配制介孔碳钛前驱体溶液，74.配置介孔二氧化钛前驱体溶液的具体过程为：75.将42g乙醇溶于7g去离子水中，得到乙醇水溶液，将乙醇水溶液在0℃冰水浴中搅拌10min至均匀，将12g四氯化钛缓慢滴加到乙醇水溶液中，在0℃冰水浴中继续搅拌60min至均匀，即得黄绿色的介孔二氧化钛前驱体溶液；76.配制介孔碳钛前驱体溶液的具体过程为：77.将1.2g f127溶解于10g无水乙醇中，加入1.0g去离子水，超声分散至澄清，500r下磁力搅拌30min，得到介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液，向介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液加入150μl醋酸，得到混合溶液一，向混合溶液一加入7g介孔二氧化钛前驱体溶液，搅拌1h至澄清，得到混合溶液二，向混合溶液二加入1.5g碳源resol，室温500r磁力搅拌30min至澄清，即得介孔碳钛前驱体溶液，78.其中，碳源resol的配置过程为：79.将2.44g苯酚加入到100ml的两颈烧瓶中，在45℃加热熔融至完全融化，加入0.52g的20wt％氢氧化钠水溶液，搅拌10min至均匀，加入4.2g甲醛，油浴锅升至70℃，搅拌1h至均匀，用盐酸调节ph至中性，旋蒸除去水分，即得碳源resol；80.步骤s2，对阳极氧化铝(aao)进行单面堵孔，得到单面堵孔阳极氧化铝，具体步骤为：81.步骤s2-1，配制10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)溶液，82.步骤s2-2，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂到阳极氧化铝的一面，旋涂转速3500rad/min，旋涂时间30s，室温下干燥2h，得到聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝，83.步骤s2-3，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝放到200℃的烘箱中6h，即得单面堵孔阳极氧化铝；84.步骤s3，采用1000目的砂纸将单面堵孔阳极氧化铝表面的pmma刮涂干净，之后分别用去离子水和乙醇清洗3次，得到具有干净表面的单面堵孔阳极氧化铝；85.步骤s4，在单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面旋涂介孔碳钛前驱体溶液，得到介孔碳钛/阳极氧化铝膜，具体步骤为：86.步骤s4-1，将单面堵孔阳极氧化铝的未堵孔面粘贴到玻璃片上，87.步骤s4-2，将200μl介孔碳钛前驱体溶液旋涂到单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面，旋涂转速为3500rad/min，旋涂时间为60s，得到介孔碳钛旋涂阳极氧化铝，88.步骤s4-3，将介孔碳钛旋涂阳极氧化铝放在35℃的烘箱中蒸发诱导自组装24h，然后将温度升高至100℃，热处理24h，即得介孔碳钛/阳极氧化铝膜；89.步骤s5，将介孔碳钛/阳极氧化铝膜进行煅烧，首先以1℃/min升温至400℃，然后在该温度下恒温煅烧5h，去除模板剂f127和多余的pmma，即得钛碳比例7g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道。90.介孔碳/阳极氧化铝纳米通道(mc/aao)的制备包括如下步骤：91.步骤s1，配制介孔碳前驱体溶液，具体过程为：92.将1.2g f127溶解于10g无水乙醇中，加入1.0g去离子水，超声分散至澄清，500r下磁力搅拌30min，得到介孔碳前驱体模板剂f127溶液，向介孔碳前驱体模板剂f127溶液加入1.5g碳源resol，室温500r磁力搅拌30min至澄清，即得介孔碳前驱体溶液，93.其中，碳源resol的配置过程为：94.将2.44g苯酚加入到100ml的两颈烧瓶中，在45℃加热熔融至完全融化，加入0.52g的20wt％氢氧化钠水溶液，搅拌10min至均匀，加入4.2g甲醛，油浴锅升至70℃，搅拌1h至均匀，用盐酸调节ph至中性，旋蒸除去水分，即得碳源resol；95.步骤s2，对阳极氧化铝(aao)进行单面堵孔，得到单面堵孔阳极氧化铝，具体步骤为：96.步骤s2-1，配制10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)溶液，97.步骤s2-2，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂到阳极氧化铝的一面，旋涂转速3500rad/min，旋涂时间30s，室温下干燥2h，得到聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝，98.步骤s2-3，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝放到200℃的烘箱中6h，即得单面堵孔阳极氧化铝；99.步骤s3，采用1000目的砂纸将单面堵孔阳极氧化铝表面的pmma刮涂干净，之后分别用去离子水和乙醇清洗3次，得到具有干净表面的单面堵孔阳极氧化铝；100.步骤s4，在单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面旋涂介孔碳前驱体溶液，得到介孔碳/阳极氧化铝膜，具体步骤为：101.步骤s4-1，将单面堵孔阳极氧化铝的未堵孔面粘贴到玻璃片上，102.步骤s4-2，将200μl介孔碳前驱体溶液旋涂到单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面，旋涂转速为3500rad/min，旋涂时间为60s，得到介孔碳旋涂阳极氧化铝，103.步骤s4-3，将介孔碳旋涂阳极氧化铝放在35℃的烘箱中蒸发诱导自组装24h，然后将温度升高至100℃，热处理24h，即得介孔碳/阳极氧化铝膜；104.步骤s5，将介孔碳/阳极氧化铝膜进行煅烧，首先以1℃/min升温至400℃，然后在该温度下恒温煅烧5h，去除模板剂f127和多余的pmma，即得介孔碳/阳极氧化铝纳米通道。105.介孔钛/阳极氧化铝纳米通道(mt/aao)的制备包括如下步骤：106.步骤s1，配置介孔钛前驱体溶液，具体过程为：107.将1.2g f127溶解于10g无水乙醇中，加入1.0g去离子水，超声分散至澄清，500r下磁力搅拌30min，得到介孔钛前驱体模板剂f127溶液，向介孔钛前驱体模板剂f127溶液加入加入7g介孔二氧化钛溶液，搅拌1h至澄清，即得介孔钛前驱体溶液，108.其中，介孔二氧化钛溶液的配置过程为：109.将42g乙醇溶于7g去离子水中，得到乙醇水溶液，将乙醇水溶液在0℃冰水浴中搅拌10min至均匀，将12g四氯化钛缓慢滴加到乙醇水溶液中，在0℃冰水浴中继续搅拌60min至均匀，即得介孔二氧化钛溶液；110.步骤s2，对阳极氧化铝(aao)进行单面堵孔，得到单面堵孔阳极氧化铝，具体步骤为：111.步骤s2-1，配制10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)溶液，112.步骤s2-2，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂到阳极氧化铝的一面，旋涂转速3500rad/min，旋涂时间30s，室温下干燥2h，得到聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝，113.步骤s2-3，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝放到200℃的烘箱中6h，即得单面堵孔阳极氧化铝；114.步骤s3，采用1000目的砂纸将单面堵孔阳极氧化铝表面的pmma刮涂干净，之后分别用去离子水和乙醇清洗3次，得到具有干净表面的单面堵孔阳极氧化铝；115.步骤s4，在单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面旋涂介孔钛前驱体溶液，得到介孔钛/阳极氧化铝膜，具体步骤为：116.步骤s4-1，将单面堵孔阳极氧化铝的未堵孔面粘贴到玻璃片上，117.步骤s4-2，将200μl介孔钛前驱体溶液旋涂到单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面，旋涂转速为3500rad/min，旋涂时间为60s，得到介孔钛旋涂阳极氧化铝，118.步骤s4-3，将介孔钛旋涂阳极氧化铝放在35℃的烘箱中蒸发诱导自组装24h，然后将温度升高至100℃，热处理24h，即得介孔钛/阳极氧化铝膜；119.步骤s5，将介孔钛/阳极氧化铝膜进行煅烧，首先以1℃/min升温至400℃，然后在该温度下恒温煅烧5h，去除模板剂f127和多余的pmma，即得介孔钛/阳极氧化铝纳米通道。120.《实施例4》121.本实施例提供了一种超组装策略制备钛碳比例10g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道(mct/aao)的制备方法，包括如下步骤：122.步骤s1，配置介孔二氧化钛前驱体溶液，并配制介孔碳钛前驱体溶液，123.配置介孔二氧化钛前驱体溶液的具体过程为：124.将42g乙醇溶于7g去离子水中，得到乙醇水溶液，将乙醇水溶液在0℃冰水浴中搅拌10min至均匀，将12g四氯化钛缓慢滴加到乙醇水溶液中，在0℃冰水浴中继续搅拌60min至均匀，即得黄绿色的介孔二氧化钛前驱体溶液；125.配制介孔碳钛前驱体溶液的具体过程为：126.将1.5g f127溶解于10g无水乙醇中，加入1.43g去离子水，超声分散至澄清，500r下磁力搅拌30min，得到介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液，向介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液加入200μl醋酸，得到混合溶液一，向混合溶液一加入10g介孔二氧化钛前驱体溶液，搅拌1h至澄清，得到混合溶液二，向混合溶液二加入1.5g碳源resol，室温500r磁力搅拌30min至澄清，即得介孔碳钛前驱体溶液，127.其中，碳源resol的配置过程为：128.将2.44g苯酚加入到100ml的两颈烧瓶中，在45℃加热熔融至完全融化，加入0.52g的20wt％氢氧化钠水溶液，搅拌10min至均匀，加入4.2g甲醛，油浴锅升至70℃，搅拌1h至均匀，用盐酸调节ph至中性，旋蒸除去水分，即得碳源resol；129.步骤s2，对阳极氧化铝(aao)进行单面堵孔，得到单面堵孔阳极氧化铝，具体步骤为：130.步骤s2-1，配制10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)溶液，131.步骤s2-2，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂到阳极氧化铝的一面，旋涂转速3500rad/min，旋涂时间30s，室温下干燥2h，得到聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝，132.步骤s2-3，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝放到200℃的烘箱中6h，即得单面堵孔阳极氧化铝；133.步骤s3，采用1000目的砂纸将单面堵孔阳极氧化铝表面的pmma刮涂干净，之后分别用去离子水和乙醇清洗3次，得到具有干净表面的单面堵孔阳极氧化铝；134.步骤s4，在单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面旋涂介孔碳钛前驱体溶液，得到介孔碳钛/阳极氧化铝膜，具体步骤为：135.步骤s4-1，将单面堵孔阳极氧化铝的未堵孔面粘贴到玻璃片上，136.步骤s4-2，将200μl介孔碳钛前驱体溶液旋涂到单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面，旋涂转速为3500rad/min，旋涂时间为60s，得到介孔碳钛旋涂阳极氧化铝，137.步骤s4-3，将介孔碳钛旋涂阳极氧化铝放在35℃的烘箱中蒸发诱导自组装24h，然后将温度升高至100℃，热处理24h，即得介孔碳钛/阳极氧化铝膜；138.步骤s5，将介孔碳钛/阳极氧化铝膜进行煅烧，首先以1℃/min升温至400℃，然后在该温度下恒温煅烧5h，去除模板剂f127和多余的pmma，即得钛碳比例10g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道。139.《实施例5》140.本实施例提供了一种超组装策略制备钛碳比例12g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道(mct/aao)的制备方法，包括如下步骤：141.步骤s1，配置介孔二氧化钛前驱体溶液，并配制介孔碳钛前驱体溶液，142.配置介孔二氧化钛前驱体溶液的具体过程为：143.将42g乙醇溶于7g去离子水中，得到乙醇水溶液，将乙醇水溶液在0℃冰水浴中搅拌10min至均匀，将12g四氯化钛缓慢滴加到乙醇水溶液中，在0℃冰水浴中继续搅拌60min至均匀，即得黄绿色的介孔二氧化钛前驱体溶液；144.配制介孔碳钛前驱体溶液的具体过程为：145.将1.5g f127溶解于10g无水乙醇中，加入1.71g去离子水，超声分散至澄清，500r下磁力搅拌30min，得到介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液，向介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液加入250μl醋酸，得到混合溶液一，向混合溶液一加入12g介孔二氧化钛前驱体溶液，搅拌1h至澄清，得到混合溶液二，向混合溶液二加入1.5g碳源resol，室温500r磁力搅拌30min至澄清，即得介孔碳钛前驱体溶液，146.其中，碳源resol的配置过程为：147.将2.44g苯酚加入到100ml的两颈烧瓶中，在45℃加热熔融至完全融化，加入0.52g的20wt％氢氧化钠水溶液，搅拌10min至均匀，加入4.2g甲醛，油浴锅升至70℃，搅拌1h至均匀，用盐酸调节ph至中性，旋蒸除去水分，即得碳源resol；148.步骤s2，对阳极氧化铝(aao)进行单面堵孔，得到单面堵孔阳极氧化铝，具体步骤为：149.步骤s2-1，配制10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)溶液，150.步骤s2-2，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂到阳极氧化铝的一面，旋涂转速3500rad/min，旋涂时间30s，室温下干燥2h，得到聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝，151.步骤s2-3，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝放到200℃的烘箱中6h，即得单面堵孔阳极氧化铝；152.步骤s3，采用1000目的砂纸将单面堵孔阳极氧化铝表面的pmma刮涂干净，之后分别用去离子水和乙醇清洗3次，得到具有干净表面的单面堵孔阳极氧化铝；153.步骤s4，在单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面旋涂介孔碳钛前驱体溶液，得到介孔碳钛/阳极氧化铝膜，具体步骤为：154.步骤s4-1，将单面堵孔阳极氧化铝的未堵孔面粘贴到玻璃片上，155.步骤s4-2，将200μl介孔碳钛前驱体溶液旋涂到单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面，旋涂转速为3500rad/min，旋涂时间为60s，得到介孔碳钛旋涂阳极氧化铝，156.步骤s4-3，将介孔碳钛旋涂阳极氧化铝放在35℃的烘箱中蒸发诱导自组装24h，然后将温度升高至100℃，热处理24h，即得介孔碳钛/阳极氧化铝膜；157.步骤s5，将介孔碳钛/阳极氧化铝膜进行煅烧，首先以1℃/min升温至400℃，然后在该温度下恒温煅烧5h，去除模板剂f127和多余的pmma，即得钛碳比例12g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道。158.《实施例6》159.本实施例提供了一种超组装策略制备不同mct层厚度的钛碳比例7g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道(mct/aao)的制备方法，包括如下步骤：160.步骤s1，配置介孔二氧化钛前驱体溶液，并配制介孔碳钛前驱体溶液，161.配置介孔二氧化钛前驱体溶液的具体过程为：162.将42g乙醇溶于7g去离子水中，得到乙醇水溶液，将乙醇水溶液在0℃冰水浴中搅拌10min至均匀，将12g四氯化钛缓慢滴加到乙醇水溶液中，在0℃冰水浴中继续搅拌60min至均匀，即得黄绿色的介孔二氧化钛前驱体溶液；163.配制介孔碳钛前驱体溶液的具体过程为：164.将1.2g f127溶解于10g无水乙醇中，加入1.0g去离子水，超声分散至澄清，500r下磁力搅拌30min，得到介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液，向介孔碳钛前驱体模板剂f127溶液加入150μl醋酸，得到混合溶液一，向混合溶液一加入7g介孔二氧化钛前驱体溶液，搅拌1h至澄清，得到混合溶液二，向混合溶液二加入1.5g碳源resol，室温500r磁力搅拌30min至澄清，即得介孔碳钛前驱体溶液，165.其中，碳源resol的配置过程为：166.将2.44g苯酚加入到100ml的两颈烧瓶中，在45℃加热熔融至完全融化，加入0.52g的20wt％氢氧化钠水溶液，搅拌10min至均匀，加入4.2g甲醛，油浴锅升至70℃，搅拌1h至均匀，用盐酸调节ph至中性，旋蒸除去水分，即得碳源resol；167.步骤s2，对阳极氧化铝(aao)进行单面堵孔，得到单面堵孔阳极氧化铝，具体步骤为：168.步骤s2-1，配制10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)溶液，169.步骤s2-2，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂到阳极氧化铝的一面，旋涂转速3500rad/min，旋涂时间30s，室温下干燥2h，得到聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝，170.步骤s2-3，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂阳极氧化铝放到200℃的烘箱中6h，即得单面堵孔阳极氧化铝；171.步骤s3，采用1000目的砂纸将单面堵孔阳极氧化铝表面的pmma刮涂干净，之后分别用去离子水和乙醇清洗3次，得到具有干净表面的单面堵孔阳极氧化铝；172.步骤s4，在单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面旋涂介孔碳钛前驱体溶液，得到介孔碳钛/阳极氧化铝膜，具体步骤为：173.步骤s4-1，将单面堵孔阳极氧化铝的未堵孔面粘贴到玻璃片上，174.步骤s4-2，将200μl介孔碳钛前驱体溶液旋涂到单面堵孔阳极氧化铝的干净堵孔面，旋涂转速为3500rad/min，旋涂时间为60s，得到介孔碳钛一次旋涂阳极氧化铝，175.步骤s4-3，将介孔碳钛一次旋涂阳极氧化铝放在35℃的烘箱中蒸发诱导自组装24h，176.步骤s4-4，采用相同的旋涂方法旋涂第二层和第三层，每次旋涂好后都放在35℃的烘箱中蒸发诱导自组装24h，得到介孔碳钛三次旋涂阳极氧化铝，177.步骤s4-5，将介孔碳钛三次旋涂阳极氧化铝放在100℃的烘箱中，热处理24h，即得介孔碳钛/阳极氧化铝膜；178.步骤s5，将介孔碳钛/阳极氧化铝膜进行煅烧，首先以1℃/min升温至400℃，然后在该温度下恒温煅烧5h，去除模板剂f127和多余的pmma，即得不同mct层厚度的钛碳比例7g/1.5g的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道。179.《测试例》180.对本发明实施例制得的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道(mct/aao)进行透射电子显微镜(tem)、扫描电子显微镜(sem)、x-射线光电子能谱(xps)、x-射线衍射(xrd)、氮气吸脱附和傅立叶变换红外吸收光谱表征。181.图2是本发明的实施例1～5制得的mct/aao的mct层的tem图。其中，图2(a)是实施例1制得的mct/aao的mct层的tem图；图2(b)是实施例2制得的mct/aao的mct层的tem图；图2(c)是实施例3制得的mct/aao的mct层的tem图；图2(d)是实施例4制得的mct/aao的mct层的tem图；图2(e)是实施例5制得的mct/aao的mct层的tem图。由图2所示，实施例1～5制得的垂直通道介孔碳钛/阳极氧化铝异质纳米通道(mct/aao)具有丰富且规整的孔道结构。182.图3是本发明实施例3制得的mct/aao的光学照片和sem图。图3(a)是mct/aao的光学照片；图3(b)是mct/aao的mct层的表面sem图；图3(c)是mct/aao的mct层的表面sem放大图；图3(d)是mct/aao的截面sem图。由图3(b)所示，mct/aao的mct层表面光滑连续，没有任何裂纹；由图3(c)所示，mct/aao的mct层表面具有丰富且垂直于基底的介孔；由图3(d)所示，mct/aao具有明显的两层异质结构。183.图4是本发明实施例3制得的mct/aao的mct层的xps图。由图4可知，mct/aao的mct层同时存在c、ti和o，mct层中碳以及二氧化钛纳米晶同时存在，验证了蒸发诱导自组装过程中的共组装过程。184.图5是本发明实施例制得的纳米通道的介孔层的xrd图。图5(a)是实施例3制得的mct/aao、mc/aao和mt/aao的介孔层的xrd对比图；图5(b)是实施例1～5制得的mct/aao的mct层的xrd对比图。由图5(a)所示，实施例3制得的mct/aao的mct层含有二氧化钛纳米晶的x-射线衍射峰，证明mct层存在二氧化钛纳米晶；由图5(b)所示，mct/aao随着mct层中钛含量的增加，二氧化钛纳米晶的x-射线衍射峰强度逐渐增强。185.图6是本发明实施例3制得的mct/aao的mct层的氮气吸脱附测试图。图6(a)是mct层的氮气洗脱附曲线；图6(b)是mct层的孔径分布图。由图6(a)所示，mct层的氮气吸脱附曲线，呈现出典型的iv曲线，表明mct层具有规整的介孔结构；由图6(b)所示，mct层中孔径为4.87nm左右。186.图7是本发明实施例制得的纳米通道的介孔层的ftir图。图7(a)是实施例3制得的mct/aao、mc/aao和mt/aao的介孔层的ftir对比图；图7(b)是实施例1～5制得的mct/aao的mct层的ftir对比图。由图7(a)所示，mc/aao的mc层中的2930cm-1是饱和碳氢的振动峰，来自于碳源resol骨架，mc层在煅烧之后可以产生羧基官能团，1710cm-1是羧基官能团的振动峰；mt/aao的mt层中的3415cm-1是羟基含氧官能团的伸缩振动吸收峰，1621cm-1是-oh的振动峰；mct/aao的mct层含有上述四种峰，表明mct层含有丰富的含氧官能团，丰富的含氧官能团能确保其具有丰富负电荷。其中mct层具有介孔碳以及介孔钛的吸收峰，没有产生新的官能团，进一步证明了碳钛的共组装过程；由图7(b)所示，mct/aao随着mct层中钛含量的增加，氧化钛的吸收峰强度逐渐增强。187.以上是对实施例的详细描述，方便本领域的技术人员能正确理解和使用本发明。凡本领域的技术人员依据本发明在现有技术基础上，不经过创新性的劳动，仅通过分析、类推或有限列举等方法得到的改进或修改技术方案，都应该在由权利要求书所确定的保护范围内。