[發明專利]一種二氧化鈦納米棒陣列薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 201810509531.1
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108677156A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 宋忠孝;張宏凱;李雁淮
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/18;C23C14/02;C23C14/58;B82Y40/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種二氧化鈦納米棒陣列薄膜的制備方法。包括以下步驟：對基板材料進行化學清洗后用射頻等離子體進行清洗，然后利用磁控濺射技術在基板上沉積鈦薄膜層，經過熱處理即可得到具有自清潔疏水特性的二氧化鈦納米棒陣列薄膜。相對現有技術，本發明極大的簡化了具有疏水特性的二氧化鈦納米棒陣列薄膜的制備流程，且成本低廉，制備周期短，節能環保，擴大了二氧化鈦薄膜的使用范圍。

技術領域

本發明屬于疏水表面制備領域，特別涉及一種二氧化鈦納米棒陣列薄膜的制備方法。

背景技術

二氧化鈦納米材料具有化學穩定性高、光電性能優異、使用壽命長、折射系數高等優點，在生物材料、光敏傳感器、太陽能電池等領域有巨大的應用前景。目前制備二氧化鈦納米材料的主要手段為液相化學法，包括水/溶劑熱法、溶膠—凝膠法、超聲化學法等。申請號為CN200810118107.0提供了一種將涂有晶種的基底浸沒于含有無機鹽的鈦鹽溶液中，于30～100℃下恒溫在基底表面生長二氧化鈦納米棒陣列，然后將基底取出清洗干燥后得到與基底結合牢固的二氧化鈦納米棒陣列薄膜。申請號為CN201210040343.1公開了一種將鈦基板經過酸洗液(氫氟酸、硝酸、去離子水)清洗后在雙氧水、硝酸、三聚氰胺組成的反應液中于60～80℃反應60～72小時，然后在PH為1.3～4.0，溫度為60～80℃的熱水中反應20～72小時，再經去離子水清洗，干燥得到了二氧化鈦納米棒陣列薄膜。但上述這些方法均存在制備過程繁瑣，且液相化學法、溶膠—凝膠法具有原料成本高、制備流程多而導致制備周期長、使用的溶劑污染大等缺點。

自清潔表面因為其獨特的潤濕性，具有優異的防污、防霧、防腐蝕、防覆冰等性能，其在工程領域的應用價值日趨重要。但自清潔表面的制備往往比較繁瑣，通常是通過一系列的制備手段構造出粗糙的微納米復合結構然后再通過化學修飾實現。申請號為CN200610135431.4提供了一種基于超親/超疏水特性的鈦表面微米級圖案的構筑方法，首先通過陽極氧化在鈦片表面構筑二氧化鈦陣列，再通過氟硅烷修飾得到了超疏水表面。申請號為CN101748411A提供了一種簡化的通過鈦或鈦合金表面制備疏水表面的方法，但也需要對鈦或者鈦合金進行堿熱法得到微納米復合結構再結合三甲氧基全氟庚基硅烷等低表面能的化學藥劑修飾得到超疏水表面。

發明內容

本發明的目的在于提供一種二氧化鈦納米棒陣列薄膜的制備方法，以解決上述問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種二氧化鈦納米棒陣列薄膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，對待加工的基板材料表面進行化學清洗；

步驟2，利用射頻等離子體對基板材料表面進行清洗；

步驟3，利用真空磁控濺射沉積技術在基板表面沉積一層鈦薄膜層；

步驟4，對鍍好的鈦薄膜層在真空管式高溫燒結爐中進行熱處理，完成具有自清潔疏水特性的二氧化鈦納米棒陣列薄膜的制備。

進一步的，步驟2中對基板材料表面進行射頻等離子體清洗時，磁控濺射腔室的本底真空度為5×10^-4Pa～7×10^-4Pa，通入H₂和Ar₂的混合氣體，混合氣體中H₂和Ar₂的體積比為4比96；氣流20sccm～40sccm，氣壓1Pa～3Pa，采用射頻電源功率70W～90W，清洗30min。