[发明专利]一种制备禁带梯度化TiO2多孔薄膜的方法

权利要求书

1.一种适合制备禁带梯度化TiO₂多孔薄膜的方法。该方法为溶胶凝胶/模板组装法。首先，以钛酸丁酯(Ti(OC₄H₉)₄)为前驱体，表面活性剂聚乙二醇(PEG2000)为模板剂，二乙醇胺为络合剂，无水乙醇为溶剂，配制金属元素V(通过偏钒酸铵引入)不同掺杂量的一系列溶胶；然后，采用浸渍-提拉工艺，在ITO导电玻璃上依次涂覆上述不同掺V量的溶胶，改变金属掺杂量实现多孔薄膜的禁带宽度连续变化；最后，经煅烧除去PEG2000模板而得禁带梯度化TiO₂多孔薄膜。

2.一种以要求1所述的V掺杂的TiO₂溶胶的配制。其特征在于具体过程和工艺参数如下：将钛酸丁酯、二乙醇胺加入到无水乙醇溶液里，常温下磁力搅拌2小时，然后加入溶于少量水和无水乙醇混合物中的偏钒酸铵，再加入PEG2000，继续搅拌2小时。调解偏钒酸铵加入量，制备一系列不同V掺杂量的TiO₂溶胶。钛酸丁酯(Ti(OC₄H₉)₄)的浓度为0.4～0.7±0.03mol/L，二乙醇胺与钛酸丁酯的摩尔比为1∶1，PEG2000加入量为1.0±0.02g，偏钒酸铵掺杂量从0～0.2mol梯度(间隔为0.02)变化，无水乙醇溶剂为50ml。

3.一种以要求1所述的禁带梯度化TiO₂多孔薄膜的浸渍-提拉法制备。其特征在于具体过程和相关工艺参数如下：首先将一个清洁干净的ITO玻璃基片垂直浸渍到不同V掺杂量的TiO₂溶胶中，静止一定时间，将该玻璃基片垂直拉出，在100℃下干燥30min，重复上述过程，涂敷不同V掺杂量的TiO₂溶胶，最后煅烧至550℃，得禁带梯度化TiO₂多孔薄膜。提拉速度为4±0.1cm/min，浸渍时间为5±1min，每次涂敷间隔30±5min，干燥温度为100±5℃，最终煅烧温度为550±5℃/1h。

4.一种以要求1所述的禁带梯度化TiO₂多孔薄膜的禁带宽度变化范围及孔径大小。其特征在于偏钒酸铵掺杂量从0～0.2mol梯度(间隔为0.02)变化，TiO₂薄膜的禁带宽度从3.28eV到2.82eV变化，孔径约100nm。