纳米膜的制备方法

纳米薄膜材料的制备

金属0802 3080702039 陈岑

一、纳米膜

纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。

纳米膜分离技术是近年来发展起来的膜分离技术，是指膜的纳米级分离过程。其通过截留相对分子量为300~100000(被分离物料粒径相当于0.3~100纳米)的膜进行分离、纯化，包括了纳滤和部分超滤技术所能分离的量程范围，也是一种以压力为驱动的膜分离过程。由于纳米膜分离技术的截断物质相对分子量范围比反渗透大，而比部分超滤小，因此，纳米膜分离技术可以截留能通过超滤膜的部分溶质，而让不能通过反渗透膜的物质通过，从而有助于降低目的截留溶质的损失。这种技术具有操作方便、处理效率高、无污染、安全和节能等诸多优点。

二、纳米膜的制备方法

1.模板法

2.分子束外延法

3.真空蒸发法

4.化学气相沉积法

5.其他方法

1.模板法合成纳米薄膜：

纳米颗粒的形成一般可分为两个阶段：

第一是晶核的生成。

第二是晶核的长大

要制备粒径均匀，结构相同的纳米颗粒，相当于让烧杯中天文数字的原子同时形成大小一样的晶核，并且同时长大到相同的尺寸。因此为了得到尺寸可控，无团聚的纳米颗粒，必须找到有效的“窍门”，来干预化学反应的过程。

2.分子束外延法

分子束外延（MBE）技术主要是一种可以在原子尺度上精确控制外延厚度、掺杂和界面平整度的超薄层薄膜制备技术。

所谓“外延”就是在一定的单晶体材料衬底上，沿着衬底的某个指数晶面向外延伸生长一层单晶薄膜。

所谓“外延”就是在一定的单晶体材料衬底上，沿着衬底的某个指数晶面向外延伸生长一层单晶薄膜。

分子束外延是在超高真空条件下，精确控制原材料的分子束强度，把分子束射入被加热的底片上而进行外延生长的。由于其蒸发源、监控系统和分析系统的高性能和真空环境的改善，能够得到极高质量的薄膜单晶体。

3.真空蒸发法

真空蒸发法沉积纳米薄膜的原理：

在真空环境下，给待蒸发物提供足够的热量以获得蒸发所必需的蒸气压，在适当的温度下，蒸发粒子在基片上凝结，实现真空蒸发薄膜沉积。

真空蒸发沉积的过程：

1. 蒸发源物质由凝聚相转变为气相；

2.在蒸发源与基片之间蒸发粒子的输运；

3. 蒸发粒子到到基片后凝结、成核、长大、成膜

采用真空沉积镀膜技术，在玻璃表面形成纳米级微孔结构的二氧化钛光催化薄膜，在阳光的作用下，产生电子空穴对，以其特有的强氧化能力，将玻璃表面的几乎所有的有机物完全氧化并降解为相应的无害无机物，在雨水冲刷下便可自洁，从而对环境不会产生二次污染，同时使玻璃表面具有超亲水性，从而使玻璃表面具有自洁、防雾和不易被再被污染的功能。

4.化学气相沉积法

化学气相沉积（CVD，chemical vapor deposition）是利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间发生热分解、还原或其他化学反应的途径生成固态薄膜的技术

化学气相沉积法按照激发源的不同又可分为高温气相裂解法、激光辅助化学气相沉积法、等离子体辅助化学气相沉积法等。