[發明專利]一種微波水熱制備CoTiO3 薄膜的方法

無效

• 申請號: 201310631645.0
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103643224A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 盧靖;黃劍鋒;曹麗云;冀濤;惠變玲
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C23C18/14
• 分類號: C23C18/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明涉及一種制備鈦酸鈷薄膜的方法，特別涉及一種微波水熱制備CoTiO₃薄膜的方法。

背景技術

鈦酸鈷薄膜是一種新型多功能精細無機產品，其應用于涂層材料時，具有強耐沖擊及附著特性，其納米級的粒度使涂料具有更好的勻稱性，不易脫落，更耐摩擦的效果。用于陶瓷釉體時更可以針對陶瓷本體特性提高陶瓷的表面強度，降低燒結溫度、達到很好的光澤效果，同時更迅速地使污物從表面脫除。研究發現鈦酸鈷作為濕敏探針、某些有機氣體的敏感探針，選擇性強、靈敏度高且穩定性好。因此，將鈦酸鈷制成薄膜用于相關領域的檢測將具有樂觀的應用前景。

目前，制備無機化合物薄膜的最常見方法是溶膠-凝膠法，其操作簡便，成膜性好，是一種較理想的實驗室制備方法。但溶膠-凝膠法制備鈦酸鈷薄膜時所需的前驅體價格較高，制備周期較長，且薄膜需要后續熱處理。

發明內容

本發明的目的在于提供微波水熱制備CoTiO₃薄膜的方法，該方法制備工藝簡單、周期短且節省能源，所制備的薄膜純度高，均一性較好。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案包括以下步驟：

1）將六水硝酸鈷加入到無水乙醇中攪拌均勻，配制成透明溶液A；

2）向透明溶液A中加入鈦酸丁酯，使得Co²⁺與Ti⁴⁺的摩爾比為1∶(0.5～3)，并攪拌均勻，制得混合溶液B；

3）向混合溶液B中加入檸檬酸，使檸檬酸的摩爾量與Co²⁺和Ti⁴的總摩爾量之比為1∶(0.2～2)，然后加入水，攪拌均勻制得作為鍍膜液的溶液C；

4）將溶液C倒入水熱反應釜中，然后將雙氧水活化過的硅基片浸于溶液C中，再密封水熱反應釜并放入溫壓雙控微波水熱反應儀中，選擇控溫模式或者控壓模式進行反應，反應結束后自然冷卻到室溫，然后打開水熱反應釜取出雙氧水活化過的硅基片并清洗表面殘余的溶液C，最后放入真空燥箱中干燥，即得到CoTiO₃薄膜；其中，控溫模式時，水熱溫度控制在100～220℃，反應時間控制在10min～90min；控壓模式時，水熱壓力控制在0.5MPa～4.0MPa，反應時間控制在10min～90min。

所述的步驟1）透明溶液A中的Co²⁺濃度為0.3mol·L^-1～2mol·L^-1。

所述的步驟3）中混合溶液B與水的體積比為1∶(1～5)。

所述的步驟4）中雙氧水活化過的硅基片是采用如下方法得到的：

將硅基片先放入無水乙醇中超聲清洗30min，然后用去離子水沖洗，再放入體積濃度為5%-30%的雙氧水中超聲震蕩，使硅基片表面帶有活性基團，最后將硅基片放入真空干燥箱中于50℃下干燥，即得雙氧水活化過的硅基片。

所述的超聲震蕩時間為1h。

所述的步驟4）中水熱反應釜的填充度控制在40％～80％。

所述的步驟4）中的溫壓雙控微波水熱反應儀采用MDS-8型溫壓雙控微波水熱反應儀。

所述的步驟4）中表面殘余的溶液C是分別采用去離子水和無水乙醇進行清洗的。

所述的步驟4）中真空干燥溫度為80℃，干燥時間為2h。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

本發明采用微波水熱法制備CoTiO₃薄膜，該方法繼承了傳統水熱高溫高壓的優勢，又結合了微波體加熱技術高效、節能的優點，且整個制備CoTiO₃薄膜的過程在高溫高壓密閉系統中進行，CoTiO₃薄膜可在液相中一次制成，所以，本發明原料易得，制備成本，且反應周期短，不需要后期熱處理的工序，節省能源，操作簡單，并且具有較好的重復性，適合大規模生產。所制備的CoTiO₃薄膜純度高，成膜均勻、結晶性好，具有良好的均一性，而且還可通過調節反應溫度和時間來控制薄膜厚度及晶粒的納米尺寸。

附圖說明

圖1是實施例1,2,3,4所制備的CoTiO₃薄膜的X-射線衍射（XRD）圖譜；其中，a為實施例1，b為實施例2，c為實施例3，d為實施例4；

圖2是本發明所制備的CoTiO₃薄膜的掃描電鏡SEM照片。

具體實施方式

實施例1：