一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種薄膜剝離方法，尤其是涉及一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝。
【背景技術】
[0002]—維納米結構，是納米材料的一種特殊結構，其在高信息量存儲，超微納米結構陣列激光和新型電器設備上有著巨大的應用前景，在光電催化領域，一維納米材料由于其可控的形貌結構，為電子提供了一種快速分離的渠道，而有著巨大的應用前景。而T12是一種重要的半導體光催化劑，打02因為其綠色無毒、催化活性高、化學穩定性好、價廉易得等受到青睞，成為典型的光催化劑。
[0003]國內外很多的研宄者所得到的一維T12納米結構電極薄膜的制備大多是基于氟摻雜的二氧化錫導電玻璃、氧化銦錫導電玻璃或者Ti的金屬基底，但是這些方法都是對材料進一步進行物理或化學方法剝離，會損壞材料的有序納米結構。
[0004]目前，廣泛使用的方法是以氟摻雜的二氧化錫導電玻璃作為基底，但這很大程度上局限了應用范圍。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種無損壞的導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝，本工藝所制備的薄膜導電性好，阻抗低，有著廣闊的應用前景。
[0006]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0007]一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝，包括以下步驟:
[0008](I)將鈦的前驅體溶于溶劑，得到鈦的前驅體溶液，并攪拌；
[0009](2)在鈦的前驅體溶液中對稱傾斜放置兩片洗凈的FTO導電玻璃(摻雜氟的SnO2透明導電玻璃)，放入水熱釜中進行水熱處理，冷卻后，取出FTO導電玻璃，直接得到附著在FTO導電玻璃上的導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜。
[0010]優選地是，步驟(I)所述的鈦的前驅體為鈦酸異丙酯。
[0011]優選地是，步驟(I)所述的溶劑為濃鹽酸和水體積比為1:1的混合溶液。
[0012]優選地是，所述的濃鹽酸質量濃度為36?38%。
[0013]優選地是，步驟⑴所述的鈦的前驅體與溶劑的體積比為1: (40?50)。
[0014]優選地是，步驟(2)中所述的FTO導電玻璃使用前分別在丙酮、水、乙醇三種溶液中超聲處理。
[0015]優選地是，步驟(2)中，水熱處理的溫度為155 °C，水熱處理時間為7?36h。
[0016]優選地是，步驟(2)中，鈦的前驅體溶液占水熱釜內襯的體積比為60?63%。
[0017]優選地是，步驟⑵中，所述的水熱釜采用聚四氟乙烯內襯。
[0018]本發明采用高溫水熱方法，鈦的前驅體溶液在水熱釜中高溫高壓處理，隨著二氧化鈦納米晶的形成，溶液中氯離子選擇性附著在二氧化鈦納米晶的(110)晶面上，抑制晶面生長，且鹽酸能夠有效降低晶面的表面能，促進(001)方向擇優取向各向異性生長，便可在導電玻璃的導電面形成一層二氧化鈦納米棒陣列，隨著水熱時間延長，鹽酸將導電玻璃上含氟的二氧化錫層進行均勻刻蝕，使其二氧化鈦納米棒陣列隨之剝離。先配制鹽酸溶液，接著加入鈦的前驅物，然后通過調控水熱釜反應溫度，即可得到沿(001)面方向生長的二氧化鈦納米棒，并通過調控反應時間，可均勻剝離二氧化鈦納米棒薄膜陣列，這種自由無支撐二氧化鈦納米棒在環境治理、光解水產氫、染料敏化太陽能電池、光電材料等方面有著潛在的應用價值。
[0019]與現有技術相比，本發明的優點是:
[0020]1、本發明提供了一種一步合成并且剝離的全新的導電自由無支撐二氧化鈦納米棒陣列薄膜的制備方法。制備過程簡便、反應條件可控性強、合成時間短。
[0021]2、所合成并剝離的導電自由無支撐二氧化鈦薄膜，其納米棒排布均勻，長短可調，在4-6 μm。所制得的催化劑具有很好的結晶度，且具有明顯的單晶衍射。
【附圖說明】
[0022]圖1為剝離的1102納米棒陣列薄膜透射電子顯微鏡照片，插圖為選區電子衍射。
[0023]圖2為本發明剝離的T12納米棒陣列薄膜的X-射線衍射圖。
[0024]圖3為剝離的1102納米棒陣列薄膜EDS。
[0025]圖4為剝離的Ti02m米棒陣列薄膜FESEM-mapping。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0027]實施例1
[0028]將36 % -38 %的商業濃鹽酸和去離子水按體積比1:1的比例，各取30mL，得到溶液A，含Ti元素的前驅液鈦酸異丙酯與溶液A的體積比為1:50，移液槍加入1.2mL鈦酸異丙酯于溶液A中，用磁力攪拌子攪拌5min后，得到均勻的溶液B，將溶液B轉移至聚四氟乙烯為內襯的10mL容積的不銹鋼水熱釜中，以一定角度靠內壁對稱放入兩片洗凈的氟摻雜的二氧化錫導電玻璃，然后再將其放入155°C的鼓風干燥烘箱中水熱反應10h。反應結束后，取出水熱釜，并用冷卻水迅速冷卻水熱釜，取出附著在玻璃上的導電自由無支撐二氧化鈦納米棒陣列薄膜。附圖1給出了本實施例所得的導電自由無支撐T12納米棒薄膜的TEM圖，從圖中可以看出樣品延著打02的(001)面方向生長。附圖2給出了本實施例所得的T12納米棒為金紅石相。附圖3給出了該實施例的元素含量，表明該案例中含有砸元素。附圖4給出了本實施例的FESEM-mapping圖，表明了該實施例中各元素均勻分布。
[0029]實施例2
[0030]重復實施例1的操作步驟，不同之處在于在水熱釜中反應時間為7h，結果和實施例I類似，但是納米棒變短，樣品的微觀結構與實施例1 一致，結晶度與實施例1 一致。
[0031]實施例3
[0032]重復實施例1的操作步驟，不同之處在于在水熱釜中反應時間為8h，結果和實施例I類似，但是納米棒變短，樣品的微觀結構與實施例1 一致，結晶度與實施例1 一致。
[0033]實施例4
[0034]重復實施例1的操作步驟，不同之處在于在水熱釜中反應時間為9h，結果和實施例I類似，但是納米棒變短，樣品的微觀結構與實施例1 一致，結晶度與實施例1 一致。
[0035]上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)將鈦的前驅體溶于溶劑，得到鈦的前驅體溶液，并攪拌； (2)在鈦的前驅體溶液中對稱傾斜放置兩片洗凈的FTO導電玻璃，放入水熱釜中進行水熱處理，冷卻后，取出FTO導電玻璃，直接得到附著在FTO導電玻璃上的導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜。2.根據權利要求1所述的一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝，其特征在于，步驟(I)所述的鈦的前驅體為鈦酸異丙酯。3.根據權利要求1所述的一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝，其特征在于，步驟(I)所述的溶劑為濃鹽酸和水體積比為1:1的混合溶液。4.根據權利要求3所述的一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝，其特征在于，所述的濃鹽酸質量濃度為36?38%。5.根據權利要求1所述的一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝，其特征在于，步驟(I)所述的鈦的前驅體與溶劑的體積比為1: (40?50)。6.根據權利要求1所述的一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝，其特征在于，步驟(2)中所述的FTO導電玻璃使用前分別在丙酮、水、乙醇三種溶液中超聲處理。7.根據權利要求1所述的一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝，其特征在于，步驟(2)中，水熱處理的溫度為155°C，水熱處理時間為7?36h。8.根據權利要求1所述的一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝，其特征在于，步驟(2)中，鈦的前驅體溶液占水熱釜內襯的體積比為60?63%。9.根據權利要求1所述的一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝，其特征在于，步驟(2)中，所述的水熱釜采用聚四氟乙烯內襯。
【專利摘要】本發明涉及一種導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜剝離工藝，包括以下步驟：(1)將鈦的前驅體溶于溶劑，得到鈦的前驅體溶液，并攪拌；(2)在鈦的前驅體溶液中對稱傾斜放置兩片洗凈的FTO導電玻璃，放入水熱釜中進行水熱處理，冷卻后，取出FTO導電玻璃，直接得到附著在FTO導電玻璃上的導電二氧化鈦納米棒有序陣列薄膜。與現有技術相比，本發明提供了一種一步合成并且剝離的全新的導電自由無支撐二氧化鈦納米棒陣列薄膜的制備方法。制備過程簡便、反應條件可控性強、合成時間短；所合成并剝離的導電自由無支撐二氧化鈦薄膜，其納米棒排布均勻，長短可調，在4-6μm。所制得的催化劑具有很好的結晶度，且具有明顯的單晶衍射。
【IPC分類】B82Y40/00, C01G23/053, B01J21/06
【公開號】CN104944467
【申請號】CN201510336492
【發明人】李貴生, 王文超, 李恩杰, 王占廷
【申請人】上海師范大學
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月17日