[发明专利]二氧化钛纳米孔阵列薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米孔阵列薄膜及制备方法，尤其是一种二氧化钛纳米孔阵列薄膜及其制备方法。

背景技术

二氧化钛是一种宽带隙半导体，在我们的生活中扮演着非常重要的角色。随着人们对在清洁、能源、传感器件等方面日益增加的关注，其出色的催化、光催化性能及其在染料敏化太阳能电池中的应用引起了人们愈来愈大的重视。有着孔阵列结构的氧化物半导体纳米薄膜因其具有较大的比表面积以及在各方面的优异性质越来越成为人们研究的热点。二氧化钛的众多性能都与其比表面积有着直接的联系，具有孔阵列结构的二氧化钛薄膜的比表面积远大于常规薄膜，并由于其周期性的孔阵列结构使其在传感器、催化、光催化以及光子晶体等方面有着潜在的应用前景。目前，人们为了获得二氧化钛孔阵列薄膜，作了一些尝试和努力，如在2005年1月5日公开的中国发明专利申请公开说明书CN1559671A中披露的一种“多孔二氧化钛的制造方法”。它意欲提供一种利用二氧化钛悬浮液中化学成分的作用，使二氧化钛牢固地负载在多孔性颗粒上的方法来制造多孔二氧化钛薄膜；其中，制造方法为先选取纳米二氧化钛、聚烷基硅氧烷、聚丙烯酸酯和水，进行充分混合制成二氧化钛悬浮液，再将多孔性颗粒，如多孔硅胶、多孔性磷灰石、多孔陶瓷或多孔氧化铝中的一种或几种浸在上述二氧化钛悬浮液中，进行充分浸渍，或将二氧化钛悬浮液喷涂在多孔颗粒表面，最后将处理后的多孔颗粒烘干。但是，无论是制造方法，还是其制成品，都存在着不足之处，首先，制造不出有序孔阵列二氧化钛薄膜，尤为不能制造出大面积的有序孔阵列二氧化钛薄膜；其次，制成的多孔二氧化钛薄膜中的孔直径和孔间距均是随机的，是由模板多孔性颗粒决定的，而不能人为地进行有效地控制。虽也有使用阳极氧化法制备氧化铝多孔模板，用溶胶凝胶填充、热处理后去除模板而得到二氧化钛多孔阵列的，如在2006年5月10日公开的中国发明专利申请公开说明书CN1769548A中的“制备一维取向的纳米二氧化钛管状晶薄膜的方法”一文中提及的，然而，一是真正制得有序孔阵列二氧化钛薄膜的技术方案均未公开，尤为涉及二氧化钛多孔阵列薄膜的孔直径、孔隙率和薄膜的厚度及其工艺参数的制定和有效地进行控制等均需人们再去探索；二是其方法公开的仅为制备纳米二氧化钛管状晶薄膜的，不能由其制得有序孔阵列二氧化钛薄膜，且还有着工艺繁杂、使用的原料多、耗能费时的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服上述各种技术方案的局限性，提供一种薄膜上的孔呈有序排列的二氧化钛纳米孔阵列薄膜。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种方法简单可行、快速高效，产物形貌可控、具有实用价值且对环境友好的二氧化钛纳米孔阵列薄膜的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：二氧化钛纳米孔阵列薄膜包括二氧化钛，特别是所述二氧化钛呈多孔薄膜状，所述多孔薄膜中的孔为有序通孔阵列，所述有序通孔阵列的孔直径为15～130nm、孔间距为25～200nm、孔隙率为30～40％，所述薄膜的厚度为10～1000nm。