[發明專利]一種氮氧化鈦薄膜及其基于激光剝離技術的制備方法

有效

• 申請號: 201910863086.3
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110510889B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 洪瑞金;師境奇;張大偉;顏廷貞;李正旺;陶春先
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: C03C17/22
• 分類號: C03C17/22;B23K26/00;B23K26/38
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明提供一種氮氧化鈦薄膜及其基于激光剝離技術的制備方法，包括：步驟1，將氮化鈦陶瓷片放置到實驗平臺上，然后將潔凈的玻璃基片放置到氮化鈦陶瓷片上，使玻璃基片的下表面與氮化鈦陶瓷片完全且緊密貼合；步驟2，采用脈沖激光器發出激光功率為2W，掃描速率為400mm/s的激光，將氮化鈦顆粒從氮化鈦陶瓷片上剝離到玻璃基片的表面且氮化鈦顆粒與氧元素結合，得到附著在玻璃基片下面的氮氧化鈦膜層；步驟3，采用脈沖激光器發出激光功率為2W，掃描速率為400mm/s或700mm/s的激光對氮氧化鈦膜層進行輻照，得到氮氧元素含量得到改變的氮氧化鈦薄膜。本發明的方法操作簡單，成本低廉，且制備得到的氮氧化鈦薄膜具有不錯的熱穩定性和附著力。

技術領域

本發明屬于薄膜制備技術領域，具體涉及一種氮氧化鈦薄膜及其基于激光剝離技術的制備方法。

背景技術

隨著人類的發展，化石燃料的枯竭和其使用帶來的危害愈發明顯，人類社會不得不重視能源問題產生的影響。太陽能催化被認為是未來解決能源問題和環境污染的理想途徑之一，而利用光來進行催化反應，最重要的就是催化劑。

TiO₂納米材料的禁帶寬度為3.2eV，對紫外光有強的吸收作用，是一種廉價清潔無污染并且相對高效的催化劑，可用于光解水制氫以及光降解污染物。但是由于其禁帶寬度較大，純的TiO₂半導體材料只在紫外光照射下才具有光催化活性。而輻射到地球上的太陽光只有5％是紫外光，為了使TiO₂納米半導體材料在可見光下具有催化效果，研究人員嘗試了很多種方法，諸如N、F、S、B、C、P等的陰離子摻雜和Fe、Cr、Pt、Ta等的金屬陽離子摻雜，都可以有效降低TiO₂納米半導體材料的禁帶寬度，使其具有可見光催化活性。

通過氮摻雜TiO₂的方法制備的氮氧化鈦納米薄膜催化劑具有可見光催化特性，并且該薄膜催化劑的可見光催化的效率與氮元素含量有關。據報道，研究人員制備氮氧化鈦納米薄膜并且調控其中的氮氧元素的含量或需要通過復雜的化學方法，或需要借助精密的設備，工藝繁瑣，耗時較長，并且可能會對環境造成一定的污染。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種氮氧化鈦薄膜及其基于激光剝離技術的制備方法。

本發明提供了一種基于激光剝離技術的氮氧化鈦薄膜的制備方法，具有這樣的特征，包括如下步驟：步驟1，將氮化鈦陶瓷片放置到實驗平臺上，然后將潔凈的玻璃基片放置到氮化鈦陶瓷片上，使玻璃基片的下表面與氮化鈦陶瓷片完全且緊密貼合；步驟2，采用脈沖激光器發出激光功率為2W，掃描速率為400mm/s的激光，將氮化鈦顆粒從氮化鈦陶瓷片上剝離到玻璃基片的表面且氮化鈦顆粒與氧元素結合，得到附著在玻璃基片下面的氮氧化鈦膜層；步驟3，采用脈沖激光器發出激光功率為2W，掃描速率為400mm/s或700mm/s的激光對氮氧化鈦膜層進行輻照，得到氮氧元素含量得到改變的氮氧化鈦薄膜。

在本發明提供的基于激光剝離技術的氮氧化鈦薄膜的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟1中，玻璃基片為K9玻璃基片，直徑為30mm，厚度為1.35mm。

在本發明提供的基于激光剝離技術的氮氧化鈦薄膜的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟1中，氮化鈦陶瓷片的直徑為50mm，厚度為4mm。

在本發明提供的基于激光剝離技術的氮氧化鈦薄膜的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟1中，潔凈的玻璃基片采用如下方法得到：用丙酮、乙醇和去離子水依次對玻璃基片分別進行15min的超聲清洗，而后用氮氣干燥，得到潔凈干燥的玻璃基片。

在本發明提供的基于激光剝離技術的氮氧化鈦薄膜的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟2和步驟3中，脈沖激光器發出的激光的波長均為1064nm，掃描面積均為16mm*16mm。

一種采用上述基于激光剝離技術的氮氧化鈦薄膜的制備方法制備得到的氮氧化鈦薄膜。