[發(fā)明專利]一種TiO2納米管陣列薄膜的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410000595.0
• 申請(qǐng)日: 2014-01-02
• 公開（公告）號(hào): CN103741192A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡傳兵;羅華明;王攀;劉志勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D11/26
• 分類號(hào): C25D11/26
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種TiO₂納米管陣列薄膜的制備方法，屬納米材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

????二氧化鈦因其無毒害、無污染、成本低以及獨(dú)特的光電特性在光催化、太陽能電池、傳感器以及生物學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)用。二氧化鈦納米管比起二氧化鈦粉體具有活性更高、穩(wěn)定性更強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，所以有著更好的應(yīng)用前景，制備二氧化鈦納米管的方法有模板法、水熱法、陽極氧化法等。用鈦片作為基片進(jìn)行陽極氧化的方法具有制備工藝簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)氧化參數(shù)可以控制管長與管徑、結(jié)構(gòu)高度有序等優(yōu)點(diǎn)，但是用陽極氧化法制備的納米管薄膜與鈦片之間的連接緊密，不易剝離，且底部管口容易堵塞。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明的目的是提供一種高度有序，完全剝離、兩端開口的TiO₂納米管陣列薄膜。

本發(fā)明一種TiO₂納米管陣列薄膜的制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟：

a.將鈦片剪切成尺寸相同的兩片鈦片，鈦片的尺寸為1.5cm*2.5cm，然后對(duì)兩鈦片邊緣進(jìn)行打磨，而后放入丙酮中超聲處理10～15min，然后用去離子水超聲處理10～15min；

b.取1.25g氟化銨溶于9ml去離子水，再與450ml乙二醇混合，然后放在攪拌器上攪拌10分鐘制得電解質(zhì)；

c.在室溫條件下將經(jīng)步驟a處理的兩片鈦片平行的浸入步驟b制得的電解質(zhì)中，一片為陽極，另一片為陰極，施加60V電壓，陽極氧化處理30～60min；若在溫度較低的冬天實(shí)驗(yàn)，可將電解質(zhì)容器置于平板爐上，平板爐溫度為30～55℃，保證電解質(zhì)中的溫度為20℃左右；

d.取出作為光陽極的鈦片，放入雙氧水中超聲處理10～15分鐘，然后用去離子水沖洗2～3次；

e.將步驟d處理的鈦片浸入步驟b新制備的電解質(zhì)中作為陽極，施加60V電壓，然后陽極氧化處理0.5～24h，之后將電壓迅速升高到80V，陽極氧化處理5min；

f.將步驟e處理的鈦片取出，置于平板爐上，緩慢升溫到120℃，然后按照120℃（10min）—180℃—260℃—325℃（5min）—350℃—375℃（5min）—420℃—450℃（15min）—490℃—510℃（30min）升溫曲線燒結(jié)；

g.將步驟f處理的鈦片浸入步驟b新制備的電解質(zhì)中作為陽極，施加80V電壓，陽極氧化處理5分鐘；

h.取出步驟g處理的鈦片，浸泡于濃度10％的雙氧水中，待膜從鈦片上脫落，將完整的膜轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中。

????本發(fā)明是通過兩次陽極氧化法制備二氧化鈦納米管陣列薄膜，所制備的薄膜宏觀形貌平整，透明度高，微觀形貌整齊，管徑大小一致，兩端管口無堵塞；能通過改變氧化時(shí)間來控制薄膜的厚度，薄膜剝落完整，且工藝簡(jiǎn)單。

附圖說明

????圖1是本發(fā)明的機(jī)理。

圖2是陽極氧化不同時(shí)間下，所得不同厚度的薄膜，其透明度也不相同的照片。

圖3是二氧化鈦納米管陣列薄膜在10％雙氧水中的剝落照片。

????圖4是制備的二氧化鈦納米管陣列薄膜的掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

本實(shí)施例的具體制備步驟如下所述：

1.在鈦片上剪下兩片尺寸相同的鈦片，然后對(duì)兩片鈦片進(jìn)行打磨，依次經(jīng)過丙酮、乙醇和去離子水超聲清洗。

2.取1.0g～1.5g氟化銨溶于5ml～10ml去離子水，再與400ml～500ml乙二醇混合，制得電解質(zhì)。

3.將步驟1處理后的鈦片浸入步驟2制得的電解質(zhì)中，一片作為陽極，一片作為陰極，在40V～80V電壓下處理0.5～1h。

4.取出陽極的鈦片，在10％的雙氧水中超聲處理10min～20min。

5.將步驟4處理的鈦片浸入步驟2新制備的電解質(zhì)中，在40V～80V電壓下處理1h～5h。之后將電壓迅速升高到80～100V，處理5～10min；

6.將步驟5處理的鈦片放在平板爐上510℃退火處理。

7.將步驟6的鈦片浸入步驟2新制備的電解質(zhì)中，在60V～100V電壓下處理2min。

8.將步驟7的鈦片浸入10％的雙氧水中，直到膜完全從鈦片上脫落。

本實(shí)施例所制備的TiO₂納米管陣列薄膜隨著陽極氧化時(shí)間的增大，膜厚增大，透明度減小，如圖2所示。

本實(shí)施例所制備的TiO₂納米管陣列薄膜能從鈦片上完整的剝離，如圖3所示。