纳米TiO2薄膜制备方法的研究进展

纳米 Ｔ ｉ Ｏ ２ 薄膜制备方法 的研究进展
郝 晏
（ 潍坊工商职业学 院生物工程系 ，山东 诸城 ２ ６ ２ ２ ３ ４）
摘 要： 纳米二氧化钛 以其优异 的化学、物理 Ｉ 生 能受到关注。薄膜是纳米二氧化钛 的重要形式 ，制备纳米二氧化 钛薄膜具有重要意义和很好的应用前景 。依据制备工艺中温度的要求 来自百度文库对制备纳米二氧化钛薄膜 的方法进行 了概述 ，
性稳定、 抗湿性好和杀菌能力强等优异性能， 在废水 剂 ， 醋酸 、 硝酸等无机酸为催化剂 的水解体系 ， 也有 在体 系 中加 入 乙酰 丙 酮 、 甲基 纤 维 素等 有 机 物辅 助 降解 、 消除有害气体 、 杀菌和净化空气等方面得到了 广泛的应用 ［ １ 捌 。近年来随着二氧化钛薄膜应用的增 体系水解。在常温或一定温度下缓慢水解形成非晶 多， 将二氧化钛薄膜做到柔性高分子导电基底上 ， 可 制备能弯曲、 质量轻 、 随身携带 的太 阳能 电池。本文 就制备工艺 中的热处理 温度 ， 从高温和低温两方面 对二氧化钛薄膜制备的研究进行介绍。 态Ｔ ｉ Ｏ 溶胶 ， 在高温下转变成具有催化活性的 Ｔ ｉ Ｏ 透明膜。张永彬等 用溶胶 ． 凝胶法在玻璃衬底上 制备 了二氧化钛催化膜。魏宏斌等 ［ ９ 采用溶胶． 凝
胶法 在玻纤 上形 成 了锐钛 矿型催 化膜 。陈士夫 等在 空 心玻 璃 表 面形 成 了纳 米二 氧 化钛 膜 ［ １ ｏ ］ ０溶 胶 ． 凝
１ 高温制备二氧化钛 薄膜技术
１ ． １ 溶胶 ． 凝胶 法
胶法工艺简单 ， 可得到高纯度的产品， 且制得 的膜孔 径小 ， 分布范围窄 ， 可以有效地控制薄膜成分和微观 结构 。但 溶胶 一 凝胶 法也 有一 些不 足之 处 ， 薄 膜存在
高温制备 的工艺主要有溶胶— 凝胶法、水热法、气相沉积法 ， 低温制备工艺主要有 电泳沉积法 、紫外光照射法、电化
学制备法 、模板 自组装制备法 。 关键词 ： 二氧化钛 ； 薄膜 ； 紫外光照射法 ； 模板 自组装
中图分类号：Ｔ Ｂ４ ３ 文献标识码： Ａ
纳米二氧化钛薄膜具有 良好的光催化活性 、 气 发导致部分小粒子溶解 ， 大粒子平均尺寸增加。同 敏性能及光催化转化功能， 在开发太 阳能电池、 环保 自清洁材料和环境监测方面具有很大潜力。随着人 们生活水平的提高 ， 环境材料受到人们更多的关注，
第 １ ０期
郝 晏 ： 纳米Ｔ ｉ Ｏ ： 薄膜制备方法的研究进展
３ １
凝胶薄膜制备技术更深人的认识 ， 溶胶 ． 凝胶技术在 制备薄膜涂层材料 中会得到更广泛的应用。
１ ． ２ 水 热 法
体在适当温度下发生化学反应 ， 并在基片上沉积形
成结晶的 Ｔ ｉ Ｏ 薄膜 ［ １ ７ １ ０ Ｔ ｉ Ｏ 薄膜常用的 Ｃ Ｖ Ｄ法有
等离子体化学气相沉积（ Ｐ Ｅ Ｃ Ｖ Ｄ） 和金属有机物化 Ｍ Ｏ Ｃ Ｖ Ｄ） 两种 。等离子体化学气相沉 水 热法是 指在特制 的密闭反应 器（ 如高压 釜 ） 学气相沉积（ 将 中， 采用水溶液作为反应体系 ， 通过将反应体系加热 积一般采用微波和射频等离子化学气相沉积法 ， ｉ （ Ｏ Ｃ ： Ｈ ） 或Ｔ ｉ （ Ｏ Ｃ ｎ７ ） 通 人 到 至临界温度（ 或接近临界温度 ） ， 在反应体 系中产生 含 钛 的金 属 有 机 物 Ｔ
第４ ２卷
第１ ｌ 期
化
工
技
术
与
开
发
Ｖｏ １ ． ４ ２ Ｎｏ ． １ １
ＮＯ Ｖ ． ２ ０１ ３
２ ０ １ ３正 １ ｌ Ｙ ｌ
Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ＆Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
二 氧化钛 光催 化剂 具有 氧化 活性 高 、 催化 性 能强 、 活
时胶体粒子逐渐聚集长大为粒子簇 ， 经相互碰撞后 连结 成 三维 网络结 构 ， 从 而完 成 由溶 胶 膜 向凝 胶 膜
的转 化 。实验 中多 用 四异 丙 醇 钛 酸酯 、 四 丁醇 钛
酸酯为前躯体制成 Ｔ ｉ Ｏ 溶胶 ， 以乙醇、 正丙醇为溶
溶胶 ． 凝胶法是 ２ ０世 纪 ６ ０年 代 发 展起 来 的一
这是 由于薄膜与基底 的结合强度 种制备陶瓷、 玻璃等无机材料的湿式化学法 ， 是现在 脱落裂缝等现象 ， 均 匀性 和 透 明性 不 够理 研究最多的一种制备二氧化钛薄膜 的方法 ［ ４ 】 。该方 不 高造 成 的。薄 膜 的厚 度 、 凝 胶法 在 后处 理 中需 法一般分为 ３ 个 阶段 进 行 ： 制 备溶 胶 一 凝 胶溶 液 、 喷 想 。最 重 要 的是 大部 分 溶胶 ．
ｉ Ｏ ， 薄膜。随着对溶胶 一 薄膜在 由溶胶转变为凝胶过程 中， 由于溶剂迅速蒸 璃基体上涂布该溶胶制备 Ｔ
作者简介： 郝晏 （ １ ９ ８ ３ ． ） ，女，山西怀仁人 ，硕士研究生，从事纳米光催化材料的研究及其在污水处理中的应用
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ９ ． １ ２
涂 或浸渍基底 、 干燥煅烧 基底 ［ ５ ］ 。 在 制备 纳米 薄膜 时 ，
要高温煅烧 ， 不能在不耐高温的基底 上成膜 ［ １ ” ， 因 此在实际应用中有一定 的限制。近年来 ， 人们研究
首先将金属无机盐或有机金属化合物溶于溶剂 中
合成溶胶， 再将衬底浸入溶胶， 以一定速度提拉或甩
胶， 使溶胶吸附在衬底 上， 经过胶化过程成为凝胶 ， 再 经一 定 温 度 加热 后 即可得 到纳 米微 粒 的薄 膜 ［ ６ 】 。
了改性溶胶 ． 凝胶法 ， 贾桂玲等 ｎ 习 在传统溶胶． 凝胶 法基础上 ， 改进陈化及凝胶工艺 ， 并采取破胶 、 回流 、
重 新分 散等 手段 ， 得到稳 定无 异 味光催化 溶胶 ， 在玻