[發明專利]在柔性基底上制備TiO2膜的方法

有效

• 申請號: 201210585990.0
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103898492B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 只金芳;李豫珍;吳良專
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C23C20/08
• 分類號: C23C20/08
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明涉及無機半導體材料成膜的方法，尤其是涉及在柔性基底上制備TiO₂膜的方法。

背景技術

柔性功能膜材料可概括為將有機/無機功能材料制作在柔性/可延性塑料或薄金屬基板上而形成的功能材料。該類型材料具有載流子分離效率高、電荷遷移率快、成本低等優點，在平板顯示、薄膜太陽能、光存儲、觸控面板、電磁屏蔽等產品中有著廣泛的應用。

二氧化鈦（簡稱TiO₂）作為一種穩定的光電功能材料，因其生產成本低、無二次污染且性能穩定，目前被廣泛用于光電轉換太陽能電池的開發、污水及廢氣的光催化降解、光催化殺菌等多個方面。TiO₂具有銳鈦礦、板鈦礦、金紅石三種晶型。其中銳鈦礦型TiO₂具有高穩定性、耐腐蝕、對人體無害等特點，可望成為一種具有廣泛用途的材料。但由于TiO₂粉體在直接使用過程中有易團聚、效率低且回收困難等缺陷，極大地限制了TiO₂的使用。為提高TiO₂的使用效率和應用范圍，制備TiO₂膜材料被認為是一種高效的使用方法，成為大家的研究熱點。

目前制備TiO₂膜的方式有：

1）以鈦酸四丁酯、乙醇、水及鹽酸為原料，通過浸漬提拉法現在玻璃表面形成一層TiO₂涂層；然后經過烘干并在500℃煅燒1小時，得到銳鈦礦型TiO₂(中國專利CN1807492A)。該方法簡單方便，鈦酸四丁酯前驅體的直接使用避免了TiO₂粒子的團聚。但在得到銳鈦礦型的TiO₂晶形復合薄膜時，必須經過500℃高溫煅燒處理，這樣對成膜基底提出了很高的要求，必須是耐高溫的剛性基底材料，這樣極大限制了TiO₂在有機柔性基底材料上的應用。

2）以硫酸鈦、尿素為原料，通過水熱反應，在PET纖維表面沉積上一層純銳鈦礦型TiO₂涂層，該涂層中TiO₂為球形且尺寸約為3nm，通過化學鍵結合在PET纖維的表面(Zhang,H.;Zhu,H.;Sun,R.J.,Fabrication?of?photocatalytic?TiO₂nanoparticle?film?on?PET?fabric?by?hydrothermal?method.Text?Res?J2012,82,747-754)。這一方法簡單方便，能有效實現TiO₂在柔性有機基底表面的成膜。但由于所得TiO₂膜是通過水熱反應制備，水熱反應釜的小體積決定了所制備的TiO₂膜尺寸較小，不僅如此，水熱反應的高溫高壓能耗較大，不利于擴大生產。因此，通過水熱方式制備的TiO₂柔性薄膜離實際應用仍然有較大的距離。

3）在室溫條件下，通過使用兩個陰極（DC，射頻）磁控共濺射的作用，在PET表面制備得到無定形的TiO₂膜層(Kwon,S.H.;Kang,Y.M.;Cho,Y.R.;Kim,S.H.;Song,P.K.,Effect?of?TiO₂buffer?layer?thickness?on?properties?of?ITZO?films?deposited?on?flexible?substrate.Surf?Coat?Tech2010,205,S312-S317)。該方法所制備TiO₂膜具有較高的機械特性和光學性能，具有一定的應用價值。但制備該膜的磁控濺射儀器昂貴且制備條件較為苛刻，導致膜材料成本較高，無法得到普遍廣泛的使用，制約了TiO₂膜材料的發展。

根據目前在制備TiO₂膜材料尤其是在柔性膜材料所面臨的困難，需要一種簡便的制備TiO₂膜材料的方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡便的在柔性基底上制備TiO₂膜的方法。該方法基于過氧化鈦技術，以苯胺為還原劑，通過苯胺對過氧化鈦的還原作用，在常溫下在柔性基底表面沉積銳鈦礦型的TiO₂功能膜；所生成的TiO₂粒子在基底表面均勻覆蓋并與基底牢固結合，所得的TiO₂柔性膜有較好的光催化性能。

在柔性基底上制備TiO₂膜的方法，包括以下步驟：