多孔TiO2薄膜的制备方法.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流多孔TiO2薄膜的制备方法.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
2、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
3、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。电化学法的优点是简单、成本低,容易通过控制沉积电流和电压等参数控制薄膜的厚度、形态及化学组成等,其缺点是必须在导电的基底上沉积薄膜,对薄膜基材的选择范围较窄,而且成本因素也限制了其广泛应用。综合起来看,液相法与电化学法相对于物理气相法具有成本低、容易控制、工艺简单等优点。然而,在利用液相法和电化学法制备多孔薄膜过程中,通常都需要对被镀膜物体进行热处理,这就限制了TiO2薄膜在不耐热或难以加热等物体表面的应用。物理气相法效果较好,但对设备要求比较高,成本也较高。从目前研究成果看,物理气相法中的磁控溅射法最有希望推广并用于工业化大生产。
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