[發(fā)明專利]獨立、有序的氧化鈦納米管陣列薄膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110388594.4
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102433579A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅建強;孫靜;高濂;劉陽橋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新材料技術(shù)以及新能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及氧化鈦納米管陣列薄膜，特別是涉及一種獨立、有序的氧化鈦納米管陣列薄膜的制備方法。?

背景技術(shù)

氧化鈦納米管陣列（TNT）在太陽能電池、光催化、生物醫(yī)藥方面均具有非常廣泛的用途。通常，氧化鈦納米管陣列是采用陽極氧化法制備在Ti片基底上。由于氧化鈦納米管陣列是附著于金屬鈦基底上，由于鈦基不具有透光性，在實際應(yīng)用中，需要將納米管陣列薄膜與鈦基底脫離。比如，在染料敏化太陽能電池的應(yīng)用中，如果納米管陣列未與Ti片基底脫離，由于Ti片是不透明的，只能采用背照式的方式，在背照式的結(jié)構(gòu)中，對電極和電解液對光產(chǎn)生散射和吸收，這將影響電池對光的利用效率。因此，前照式方式是染料敏化太陽能電池中的最佳方式。若需將TNT應(yīng)用于前照式的染料敏化太陽能電池，需要將TNT與Ti片脫離。在醫(yī)藥領(lǐng)域里，氧化鈦納米管可以作為藥物的載體，運輸藥物，因此也需要將其與Ti基底脫離制得獨立膜后再使用。?

目前，通常采用的方法是使用強腐蝕性的液體如HCl?（Chem.?Commun.,?2008,?2867），含溴的甲醇溶液?（Nano?Lett.,?2007,?7,?1286）等將Ti基底腐蝕，這些方法不但具有危險性，而且有毒，且Ti的損失也非常的大，不利于應(yīng)用。Wang等發(fā)展了一種簡單的甲醇浸泡的方法獲得獨立的TNT薄膜?（Chem.?Mater.,?2008,?20,?1257），此方法只能脫離厚度大于100微米的薄膜，薄膜太厚，使得其應(yīng)用范圍有限，并且甲醇是一種易揮發(fā)，毒性高的液體。因此，開發(fā)一種無毒，無害，可以重復(fù)利用Ti基，且能夠獲得厚度較低的納米管陣列薄膜對于其應(yīng)用具有非常重要的意義。?

CN101857966?A公開一種自支撐TiO₂納米管陣列薄膜及其制備方法，其通過兩次陽極氧化以在鈦基和TiO₂納米管陣列薄膜之間形成一定厚度的無定形TiO₂氧化層，然后溶解無定形TiO₂氧化層以使TiO₂納米管陣列薄膜在鈦基上脫離。在CN101857966?A公開的技術(shù)方案中，需要進行兩次陽極氧化，增加了操作的復(fù)雜性，而且，二次陽極氧化時間要足夠長以使形成無定形TiO₂氧化層有足夠的厚度，例如3μm或更厚。?

發(fā)明內(nèi)容

面對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明人在此提供一種工藝簡單、無污染且能夠獲得厚度較薄的獨立、有序的納米管陣列薄膜的制備方法，包括：對鈦基進行陽極氧化處理以在所述鈦基上形成氧化鈦納米管陣列薄膜；對所得氧化鈦納米管陣列薄膜進行水浸泡處理；以及緩慢干燥處理揮發(fā)水分以使所述氧化鈦納米管陣列薄膜脫離所述鈦基形成所述獨立、有序的氧化鈦納米管陣列薄膜。?

本發(fā)明的方法工藝簡單易行，利用簡單的水浸泡處理及后續(xù)的緩慢干燥處理能夠方便地使氧化鈦納米管陣列薄膜脫離鈦基形成獨立膜。采用水作為浸泡溶劑、無污染、無毒，環(huán)境友好。而且本發(fā)明的方法不必如CN101857966?A公開的技術(shù)方案那樣進行二次氧化處理。通過本發(fā)明的方法制得的獨立、有序的納米管陣列薄膜完整，形狀尺寸可控，而且該方法脫離陣列后的Ti片可以直接被再次利用，是獲得獨立納米管陣列薄膜的有效途徑。?

在本發(fā)明中，優(yōu)選的水浸泡處理的時間可為6～80小時，更優(yōu)選12～48小時。控制合適的水浸泡處理時間，可以使氧化鈦納米管陣列薄膜更方便地從鈦基脫離。?

在本發(fā)明中，浸泡處理的溶劑優(yōu)選可采用蒸餾水。?

本發(fā)明的方法還可包括在所述水浸泡處理之前對所得氧化鈦納米管陣列薄膜進行超聲處理0～5分鐘。?

在水浸泡處理之前超聲處理0～5分鐘，可以去除氧化鈦納米管陣列表面無序的覆蓋層，這樣，可以提高制得的薄膜的品質(zhì)。?

本發(fā)明的方法還可包括在緩慢干燥揮發(fā)水分處理中，對所述鈦基施加作用力。這樣可以幫助氧化鈦納米管陣列薄膜從鈦基脫離。?

本發(fā)明合成工藝簡單易行、無污染、效率高、易工業(yè)化生產(chǎn)；制得的獨立、有序的納米管陣列薄膜完整，形狀尺寸可控，可用于前照式方式的染料敏化太陽能電池。此外，制得的獨立、有序的納米管陣列薄膜可應(yīng)用于其他透明的基底。?

附圖說明

圖?1A～1C示出本發(fā)明的方法采用不同超聲時間的示例制備的獨立、有序的納米管陣列薄膜的表面的掃描電鏡照片；?

圖?2A和2B示出本發(fā)明的方法制備的獨立、有序的納米管陣列薄膜的照片；