[发明专利]具有快速电子传输性能的三维枝状二氧化钛阵列的制法

权利要求书

1.一种具有快速电子传输性能的三维枝状二氧化钛阵列的制法，其特征在于，包括：

（1）采用溶剂热法在沉积有TiO₂晶种层的导电基底表面生长具有快速电子传输性能的一维纳米TiO₂棒阵列；

（2）对步骤（1）所获得一维纳米TiO₂棒阵列进行表面处理之后，采用无种子层的水浴法在所述一维纳米TiO₂棒阵列上外延生长三维枝状结构；

（3）对步骤（2）所获具有三维枝状结构的样品依次进行清洗、烧结处理，获得三维枝状TiO₂阵列纳米结构。

2.根据权利要求1所述具有快速电子传输性能的三维枝状二氧化钛阵列的制法，其特征在于，步骤（1）包括：

在洁净导电基底上采用浸渍提拉法沉积TiO₂晶种层，其中采用的溶胶包括浓度为0.4 M的钛酸四丁酯乙醇溶液，提拉速率为100 mm/s， 

之后，在空气氛下进行烧结，烧结温度为550 ^oC，烧结时间为30 min。

3.根据权利要求1所述具有快速电子传输性能的三维枝状二氧化钛阵列的制法，其特征在于，步骤（1）包括：

将沉积有TiO₂晶种层的导电基底置于高压反应釜中，并加入含Ti反应物、浓酸和有机溶剂，在180 ^oC-200 ^oC保温45-60 min，之后冷却、清洗，获得所述一维纳米TiO₂棒阵列；

其中，所述含Ti反应物包括钛酸四丁酯或钛酸异丙酯，所述有机溶剂包括酮类溶剂，所述酮类溶剂包括丙酮，丁酮，环己酮，戊酮或戊二酮。

4.根据权利要求1所述具有快速电子传输性能的三维枝状二氧化钛阵列的制法，其特征在于，步骤（2）包括：将所述一维纳米TiO₂棒阵列浸渍于主要由体积比为5:1～20:1的双氧水和氨水形成的混合溶液中，浸渍时间5～15 min，从而完成对所述一维纳米TiO₂棒阵列的表面处理。

5.根据权利要求4所述具有快速电子传输性能的三维枝状二氧化钛阵列的制法，其特征在于，步骤（2）包括：将所述一维纳米TiO₂棒阵列浸渍于主要由体积比为5:1、10：1或20:1的浓度为30wt%的双氧水和浓度为25wt%的氨水形成的混合溶液中，浸渍时间5～15 min，从而完成对所述一维纳米TiO₂棒阵列的表面处理。

6.根据权利要求1所述具有快速电子传输性能的三维枝状二氧化钛阵列的制法，其特征在于，步骤（2）中，所述无种子层的水浴法的工艺条件包括：采用含Ti反应物、强酸和水形成反应溶液，反应温度为60 ^oC-100 ^oC，反应时间60-120 min，所述含Ti反应物包括三氯化钛，所述强酸包括盐酸。

7.根据权利要求6所述具有快速电子传输性能的三维枝状二氧化钛阵列的制法，其特征在于，所述反应溶液包含体积比为0.05-0.2：0.1-0.5：10 的含Ti反应物溶液、浓度为37wt%的盐酸溶液和水，其中，所述含Ti反应物溶液包括浓度为20wt%的三氯化钛水溶液或三氯化钛盐酸溶液。

8.根据权利要求1所述具有快速电子传输性能的三维枝状二氧化钛阵列的制法，其特征在于，步骤（3）包括：对所获具有三维枝状结构的样品进行氧等离子体清洗处理，其中采用的氧气流量0.2-1 L/min，功率30-100 W，处理时间5-20 min。

9.根据权利要求1或7所述具有快速电子传输性能的三维枝状二氧化钛阵列的制法，其特征在于，步骤（3）包括：对经清洗处理后的具有三维枝状结构的样品在氧气氛下进行烧结，其中，氧气流量为0.3-2 L/min，烧结温度450 ^oC-550 ^oC，烧结时间30-60 min。

10.根据权利要求1或2所述具有快速电子传输性能的三维枝状二氧化钛阵列的制法，其特征在于，所述导电基底包括透明导电玻璃，所述透明导电玻璃包括掺氟氧化锡玻璃。