二氧化钛薄膜制备技术

精品文档精品文档多孔TiO2薄膜的制备方法TiO2是一种金属氧化物半导体材料，由于其特殊的能带结构及良好的光电性能，在光催化以及染料敏化太阳能电池方面有广泛应用。

多孔TiO2具有纳米结构，具有较大的比表面积，均匀的孔径，表面易于吸附活性物种而形成活性中心，并能促进反应物和产物扩散，因此具有普通TiO2无法比拟的优势。

但是，TiO2粉末由于颗粒细微易团聚、难分离、活性成分损失大，不利于催化剂的再生和再利用等，而多孔TiO2薄膜则可避免这些缺点，可以有效提高光催化性能和光电转换效率。

因而成为研究热点。

多孔TiO2薄膜的制备方法有多种，主要可分为液相法、物理气相法和电化学法。

液相法，是通过控制溶液中化学反应的条件来制备薄膜，制备手段主要为浸渍-提拉法、旋涂法及静电喷涂法等。

浸渍-提拉法是先将基片浸渍在溶液中一段时间后，再用浸渍-提拉机从溶液中匀速提升基片，膜的厚度由溶液浓度和提拉速度控制；旋涂法是将涂膜液铺展在水平基片上成膜，膜的厚度随基片的旋转速度增加而增加；静电喷涂法是基片以一定的速度移动，然后通过一个或几个静止溅射枪将溶液喷到预热的基片上成膜。

其原理是以有机表面活性剂形成的有序聚集体作为模板，与无机源进行界面反应，形成有机-无机杂化材料；再通过提拉、旋涂等方法镀膜，经过煅烧或溶剂抽提等方式脱除表面活性剂，从而形成孔径与模板尺寸相仿的有序多孔TiO2薄膜。

物理气相沉积法是用电弧、高频或等离子体等高温热源将靶材上的原子或分子蒸发或溅射出来，然后冷却沉积于基片形成薄膜，包括磁控溅射、电子束蒸发、团簇离子束技术及脉冲激光沉积等。

这种方法沉积温度较低，不易引起基底的变形与开裂以及镀层性能的下降，制得的薄膜均匀，易控制薄膜的结构与性质，是一种工程上已获得广泛应用的制膜方法，但用该法制膜需在真空下进行，所需的设备价格昂贵。

电化学法制备薄膜常用的方法有阳极氧化、微弧氧化和阳极（或阴极）电沉积等，可在基片表面制备一层均匀的多孔TiO2薄膜。

化学化工学院材料化学专业实验报告实验实验名称：TiO2超清水薄膜的制备及其性能测试年级:2015级材料化学日期：2017/10/11姓名：汪钰博学号：222015316210016同组人:向泽灵一、预习部分a)超亲水TiO2薄膜简介•TiO2超亲水理论由来：自20世纪70年代以来，日本东京大学的藤岛昭(Fujishima)、桥本和仁(Hashimoto)等人的研究发现，在微弱光下即在太阳光或在日光灯照射下，TiO2吸收近紫外光后，使玻璃表面的有机污物、微生物和细菌分解为CO2和H2O等简单无机物藤岛昭(Fujishima)等人在研究中还发现TiO2薄膜经微弱光照射后，TiO2表面具有两亲性—即超亲水性和光催化活性，如果遮断光源，这种两项特性在黑暗中仍能保持一段时间。

1997年Wang等人报道了TiO2薄膜在紫外光照射下具有超亲水性的研究，TiO2薄膜的超亲水特性受到世人瞩目。

•纳米自清洁功能：经处理的表面具有超亲水性能。

该特性可以使水分完全均匀地在玻璃表面铺展开来，并且完全浸润表面，并通过水的重力将附着于表面上的污染带走，而不会形成水珠，粘附灰尘，从而达到自清洁效果，并保持表面的长期清洁。

•光催化功能：在阳光或紫外光的照射下，自清洁纳米薄膜材料对有机物会具有强烈的分解作用，而对无机物不会发生任何作用•防雾作用：水分无法在表面形成水珠，用于玻璃表面的防雾•超亲水表面定义通过表面改性获得跟水滴接触角>150°称为超疏水性表面接触角<5°称为超亲水表面•超亲水表面的化学组成超亲水表面的形成大多数都是光催化物质存在，光催化物质包括锐钛型（Anatase）二氧化钛，金红石（Rutile）二氧化钛、氧化锌、三氧化钨、满载金属（金、铂、银、钯）的二氧化钛和改性聚丙烯腈（PAN）聚合物等。

b）超亲水TiO2薄膜合成方法•溶胶凝胶法将已配置的二氧化钛溶胶用旋涂仪旋涂在清洗过的玻璃基底上。

新能源综合报告实验题目：Tio2薄膜的制备和微细加工学院：物理与能源学院专业：新能源科学与工程学号：1350320汇报人：指导老师：王哲哲一、预习部分（课前完成）〔目的〕：1、用溶胶-凝胶法制备Tio2光学薄膜。

2、学习紫外掩膜辐照光刻法制备Tio2微细图形。

3、微细图形结构及形貌分析。

〔容〕1、了解溶胶凝胶制备薄膜的原理。

2、了解常见的微细加工的方法。

3、充分调研文献资料，确定实验方案。

4、实验制备和数据分析。

①、制备出感光性的Tio2薄膜凝胶，掌握制备工艺。

②、对Tio2凝胶薄膜进行紫外掩膜辐照。

③、制备出Tio2微细图形并进行热处理。

④、测试Tio2微细图形的结构和形貌特征，处理并分析数据。

〔仪器〕：(名称、规格或型号)紫外点光源、马沸炉、提拉机、光学显微镜、磁力搅拌器、紫外可见光分光光度计、提供制备Tio2材料的前驱物，溶剂等。

二、实验原理1、Tio2的基本性质Tio2俗称太白粉，它主要有两种结晶形态：锐钛型和金红石型，其中锐钛型二氧化碳活性比金红石型二氧化钛高。

特点：它是一种n型半导体材料，晶粒尺寸介于1~100 nm，TiO2比表面积大，表面活动中心多，因而具有独特的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，呈现出许多特有的物理、化学性质。

应用：在涂料、造纸、瓷、化妆品、工业催化剂、抗菌剂、环境保护等行业具有广阔的应用前景，TiO2半导体光催化剂因光催化效率高、无毒、稳定性好和适用围广等优点而成为人们研究的热点。

纳米TiO2的制备方法：物理制备方法：主要有机械粉碎法、惰性气体冷凝法、真空蒸发法、溅射法等；物理化学综合法：又可大致分为气相法和液相法。

目前的工业化应用中，最常用的方法还是物理化学综合法。

2、溶胶-凝胶法的基本概念溶胶：是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中,并且不停地进行布朗运动的体系。

由于界面原子的Gibbs自由能比部原子高,溶胶是热力学不稳定体系。

溶胶分类：根据粒子与溶剂间相互作用的强弱,通常将溶胶分为亲液型和憎液型两类。

新能源综合报告实验题目:Tｉｏ2薄膜得制备与微细加工学院：物理与能源学院专业:新能源科学与工程学号：1350320汇报人:指导老师：王哲哲一、预习部分(课前完成）〔目得〕：1、用溶胶—凝胶法制备Ｔio２光学薄膜。

2、学习紫外掩膜辐照光刻法制备Tio２微细图形。

3、微细图形结构及形貌分析。

〔内容〕1、了解溶胶凝胶制备薄膜得原理。

2、了解常见得微细加工得方法。

3、充分调研文献资料，确定实验方案。

4、实验制备与数据分析。

①、制备出感光性得Tio２薄膜凝胶，掌握制备工艺。

②、对Tio2凝胶薄膜进行紫外掩膜辐照.③、制备出Tio2微细图形并进行热处理.④、测试Ｔiｏ2微细图形得结构与形貌特征,处理并分析数据.〔仪器〕：(名称、规格或型号）紫外点光源、马沸炉、提拉机、光学显微镜、磁力搅拌器、紫外可见光分光光度计、提供制备Tio2材料得前驱物,溶剂等。

二、实验原理1、Tio2得基本性质Tio2俗称太白粉，它主要有两种结晶形态:锐钛型与金红石型,其中锐钛型二氧化碳活性比金红石型二氧化钛高.特点:它就是一种ｎ型半导体材料，晶粒尺寸介于1～100nm,TｉO2比表面积大，表面活动中心多,因而具有独特得表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应与宏观量子隧道效应等,呈现出许多特有得物理、化学性质。

应用:在涂料、造纸、陶瓷、化妆品、工业催化剂、抗菌剂、环境保护等行业具有广阔得应用前景,TiO２半导体光催化剂因光催化效率高、无毒、稳定性好与适用范围广等优点而成为人们研究得热点。

纳米ＴｉO2得制备方法：物理制备方法：主要有机械粉碎法、惰性气体冷凝法、真空蒸发法、溅射法等；物理化学综合法:又可大致分为气相法与液相法。

目前得工业化应用中，最常用得方法还就是物理化学综合法。

2、溶胶－凝胶法得基本概念溶胶：就是指微小得固体颗粒悬浮分散在液相中,并且不停地进行布朗运动得体系.由于界面原子得Gｉbbs自由能比内部原子高，溶胶就是热力学不稳定体系.溶胶分类:根据粒子与溶剂间相互作用得强弱，通常将溶胶分为亲液型与憎液型两类.凝胶：就是指胶体颗粒或高聚物分子互相交联，形成空间网状结构,在网状结构得孔隙中充满了液体（在干凝胶中得分散介质也可以就是气体）得分散体系.对于热力学不稳定得溶胶,增加体系中粒子间结合所须克服得能量可使之在动力学上稳定。

二氧化钛的制备方法二氧化钛是一种重要的无机功能材料，广泛应用于太阳能电池、催化剂、光催化和传感器等领域。

本文将介绍二氧化钛的制备方法。

1. 溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶-凝胶法是制备二氧化钛的常用方法之一。

首先，将钛源溶解在适当的溶剂中，形成钛溶胶。

然后，在溶胶中加入适量的酸或碱，调整溶液的pH值，促使钛溶胶发生水解和凝胶化反应。

接着，将凝胶进行干燥和热处理，得到二氧化钛粉末。

2. 水热法制备二氧化钛水热法是一种简单有效的制备二氧化钛的方法。

首先，将适量的钛源和溶剂混合，在高温高压条件下进行水热反应。

通过调节反应温度、时间和溶剂的种类，可以控制二氧化钛的形貌和晶型。

最后，将反应产物进行过滤、洗涤和干燥，得到二氧化钛产品。

3. 水热溶胶-凝胶法制备二氧化钛水热溶胶-凝胶法是将溶胶-凝胶法和水热法相结合的一种制备方法。

首先，制备钛溶胶，然后在水热条件下进行水热反应。

水热反应可以促使钛溶胶更完全地水解和凝胶化，得到颗粒尺寸较小且形貌较为均匀的二氧化钛。

4. 气相沉积法制备二氧化钛气相沉积法是一种通过在高温条件下使气体中的钛源发生反应，沉积在基底上制备二氧化钛的方法。

常用的气相沉积方法包括化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）。

CVD法通过在反应室中引入含有钛源的气体，并加热反应室，使气体中的钛源发生化学反应，沉积在基底上形成二氧化钛。

PVD法则是将钛源蒸发或溅射到基底上，形成二氧化钛薄膜。

5. 热处理法制备二氧化钛热处理法是一种简单直接的制备二氧化钛的方法。

首先，将钛源粉末或溶胶进行热处理，使其发生水解和氧化反应，生成二氧化钛。

热处理的温度和时间可以影响二氧化钛的晶型和晶粒尺寸。

最后，将产物进行过滤、洗涤和干燥，得到二氧化钛产品。

以上是几种常见的二氧化钛制备方法，每种方法都有其特点和适用范围。

在实际应用中，可以根据需要选择合适的制备方法，以获得所需的二氧化钛材料。

未来随着科技的发展，相信会有更多高效、环保的制备方法被开发出来，为二氧化钛的制备提供更多选择。