專利名稱：二氧化鈦泡沫狀薄膜的水熱制備方法
技術領域：
本發明屬于薄膜材料技術領域，涉及一種泡沫狀二氧化鈦薄膜的制備方法，具體為一種以陽極氧化的二氧化鈦為模板，通過水熱法制備泡沫狀二氧化鈦薄膜的方法。
背景技術：
二氧化鈦(TiO2)是一種寬禁帶半導體材料，其禁帶寬度為3.2eV，在光催化、光解水、光電轉換以及防霧、自清潔等領域具有廣泛的應用價值。
泡沫狀結構由于具有極大的比表面積，因此具有一些優于本體材料的特殊性質，日益引起了科研工作者的廣泛關注。David J.Pine等人(Adv.Mater.，1999，11，311)曾報道在非水體系中，以異丙氧鈦為原料，高分子表面活性劑為軟模板合成二氧化鈦泡沫狀顆粒，該方法工藝條件要求嚴格，價格昂貴，難以規模化生產；Polycarpos Falaras等人(Nano.Lett.，2003，3，249)也曾報道以商業化納米二氧化鈦、過氧化氫(H2O2)、十六胺為原料合成二氧化鈦泡沫狀顆粒，但是該方法在成膜過程中難以保持原有的泡沫狀結構，因此難以發揮泡沫狀結構材料的優勢。
發明內容
本發明的目的在于提供一種泡沫狀二氧化鈦薄膜的制備方法。
本發明提出的泡沫狀二氧化鈦薄膜的制備方法，是以陽極氧化的二氧化鈦為模板，通過水熱法合成具有不同形貌的泡沫狀二氧化鈦薄膜，具體步驟是將陽極氧化的二氧化鈦模板放在高壓釜中進行高溫反應，溶液為1-10M的NaOH，KOH，NaF，KF，NH4F，Na2CO3，Na2SO4，Na3PO4，NaNO3，K2CO3，K2SO4，K3PO4，KNO3等之一種，反應溫度為100-500℃，反應時間為2-48h。反應結束后，將高壓釜取出自然冷卻至室溫，用去離子水反復洗滌二氧化鈦薄膜即可。
本發明中，二氧化鈦模板的制備方法為在0.1-5％的HF溶液中，以鈦片為陽極，硅片為陰極，在10-50V恒定電壓的條件下電解30min-48h。等到電解完畢，從電解液中取出立即用去離子水洗滌即可。
本發明制備的二氧化鈦泡沫狀薄膜，成膜過程中較好地保持原有的泡沫狀結構，工藝寬松，適于大規模生產。
圖1氧化電壓為10V，氧化時間為30min制備的二氧化鈦模板的SEM照片。
圖2氧化電壓為30V，氧化時間為6h制備的二氧化鈦模板的SEM照片。
圖3氧化電壓為50V，氧化時間為48h制備的二氧化鈦模板的SEM照片。
圖41M NaOH，100℃水熱處理2h制備的二氧化鈦薄膜的SEM照片。
圖55M NaF，200℃水熱處理12h制備的二氧化鈦薄膜的SEM照片。
圖61M NaNO3，300℃水熱處理2h制備的二氧化鈦薄膜的SEM照片。
具體實施例方式
實施例1在0.1％的HF溶液中，以鈦片為陽極，硅片為陰極，在10V電壓的條件下氧化30min，立即從電解液中取出用去離子水洗滌干燥即可，薄膜呈現淡黃色，SEM(掃描電子顯微鏡)照片如圖1所示。
實施例2在2％的HF溶液中，以鈦片為陽極，硅片為陰極，在30V電壓的條件下氧化6h，立即從電解液中取出用去離子水洗滌干燥即可，薄膜呈現深紅棕色，SEM照片如圖2所示。
實施例3在5％的HF溶液中，以鈦片為陽極，硅片為陰極，在50V電壓的條件下氧化48h，立即從電解液中取出用去離子水洗滌干燥即可，薄膜呈現深紅棕色，SEM照片如圖3所示。
實施例4將經過陽極氧化的鈦片放在100ml的高壓釜中，加入1M NaOH溶液60-80ml，放在烘箱中100℃保持2h，取出放在空氣中自然冷卻至室溫，用去離子水反復沖洗干燥即可，SEM照片如圖4所示。
實施例5將經過陽極氧化的鈦片放在100ml的高壓釜中，加入5M NaF溶液60-80ml，放在烘箱中200℃保持12h，取出放在空氣中自然冷卻至室溫，用去離子水反復沖洗干燥即可，SEM照片如圖5所示。
實施例6將經過陽極氧化的鈦片放在100ml的高壓釜中，加入1M NaNO3溶液60-80ml，放在烘箱中300℃保持2h，取出放在空氣中自然冷卻至室溫，用去離子水反復沖洗干燥即可，SEM照片如圖6所示。
實施例7將經過陽極氧化的鈦片放在100ml的高壓釜中，加入1M NaCO3溶液60-80ml，放在烘箱中400℃保持12h，取出放在空氣中自然冷卻至室溫，用去離子水反復沖洗干燥即可。
實施例8將經過陽極氧化的鈦片放在100ml的高壓釜中，加入1M KOH溶液60-80ml，放在烘箱中500℃保持48h，取出放在空氣中自然冷卻至室溫，用去離子水反復沖洗干燥即可。
權利要求
1.一種泡沫狀二氧化鈦薄膜的制備方法，其特征在于以陽極氧化的二氧化鈦為模板，通過水熱法制備，具體步驟如下將陽極氧化的二氧化鈦模板放在高壓釜中進行高溫反應，反應溶液為1-10M的NaOH，KOH，NaF，KF，NH4F，Na2CO3，Na2SO4，Na3PO4，NaNO3，K2CO3，K25O4，K3PO4，KNO3之一種，反應溫度為80-250℃，反應時間為2-48h，反應結束后，將高壓釜取出自然冷卻至室溫，用去離子水反復洗滌干凈即可。
2.根據權利要求1所述的泡沫狀二氧化鈦薄膜的制備方法，其特征在于所說的陽極氧化的二氧化鈦模板的制備步驟為在0.1-5％的HF溶液中，以鈦片為陽極，硅片為陰極，在10-50V的恒定電壓條件下電解30min-48h，電解完畢，從電解液中取出立即用去離子水沖洗干凈即可。
全文摘要
本發明屬于薄膜材料制備技術領域，具體涉及泡沫狀二氧化鈦薄膜的制備方法，它以陽極氧化的二氧化鈦為模板，通過水熱法合成泡沫狀二氧化鈦薄膜。該發明可以廣泛應用到泡沫狀薄膜材料的制備。
文檔編號C01G23/00GK1623906SQ20041006759
公開日2005年6月8日 申請日期2004年10月28日 優先權日2004年10月28日
發明者周治國, 李富友, 黃春輝, 宋群梁 申請人:復旦大學