[发明专利]一种纳米二氧化钛薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种纳米二氧化钛薄膜的制备方法，属于薄膜制备领域，本发明将基片依次经砂纸打磨、无水乙醇清洗和电解抛光，得到预处理基片；将抑制剂与水和无水乙醇混合，得到抑制剂溶液，将抑制剂溶液滴加到钛醇盐的无水乙醇溶液中后，再与聚乙二醇2000混合，得到TiO₂镀膜溶胶；将预处理基片浸入TiO₂镀膜溶胶中进行提拉镀膜，得到纳米二氧化钛薄膜前驱体；将纳米二氧化钛薄膜前驱体依次进行干燥和退火处理，得到纳米二氧化钛薄膜。本发明通过对基片进行预处理以及添加聚乙二醇2000作为添加剂，改善了纳米TiO₂薄膜的表面形貌，得到的纳米TiO₂薄膜光滑平整，纳米颗粒大小均匀，表面涂覆均匀致密，有效提高薄膜的耐蚀性能。

技术领域

本发明涉及纳米薄膜制备技术领域，尤其涉及一种纳米二氧化钛薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

纳米材料是指空间尺度上至少有一维处于纳米量级(1～100nm)的材料，它处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域。具有一系列特异的物理化学性质，包括小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应，从而在热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等方面具有巨大的应用潜力。纳米TiO₂薄膜具有良好的化学稳定性、优良的光催化特性和亲水性，使其在污水处理、空气净化、电子材料、光学材料、生物材料和金属表面防护等方面呈现出巨大的应用潜力。

目前，纳米TiO₂薄膜的制备方法主要分为物理法和化学法。采用不同的工艺方法或工艺参数制备的TiO₂薄膜，其成分、组织结构、取向和孔壁厚度均有所差异，用途也不尽相同。化学法是将多种物质相互混合，使其发生化学反应，形成可镀膜物质，然后在基片上镀膜的方法。常用的化学方法有液相沉积法、电沉积法、溶胶-凝胶法等。

现有技术中，溶胶-凝胶法是以钛醇盐为前驱体，无水乙醇为溶剂，硝酸或冰醋酸为抑制剂，去离子水为催化剂，经过水解缩合反应，生成镀膜溶胶，之后通过浸渍提拉法或旋涂法将溶胶涂覆在基底表面，经过热处理工艺形成TiO₂薄膜，存在纳米TiO₂薄膜表面不均匀、易开裂的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种纳米二氧化钛薄膜及其制备方法和应用。采用本发明提供的制备方法得到的纳米二氧化钛薄膜表面均匀，不易开裂。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种纳米二氧化钛薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)基片依次经砂纸打磨、无水乙醇清洗和电解抛光，得到预处理基片；

(2)将抑制剂与水和无水乙醇混合，得到抑制剂溶液，将所述抑制剂溶液滴加到钛醇盐的无水乙醇溶液中后，再与聚乙二醇2000混合，得到TiO₂镀膜溶胶；

(3)将所述步骤(1)得到的预处理基片浸入所述步骤(2)得到的TiO₂镀膜溶胶中进行提拉镀膜，得到纳米二氧化钛薄膜前驱体；

(4)将所述步骤(3)得到的纳米二氧化钛薄膜前驱体依次进行干燥和退火处理，得到纳米二氧化钛薄膜；

对步骤(1)和(2)没有时间限定。

优选地，所述步骤(1)中砂纸打磨为用200#、400#、600#、800#、1000#的砂纸逐级打磨。

优选地，所述步骤(1)中电解抛光的电压为15～30V，电解抛光的时间为60～80s。

优选地，所述步骤(2)中抑制剂为硝酸或冰醋酸；所述钛醇盐包括钛酸四丁酯、钛酸四乙酯或钛酸四异丙脂。

优选地，所述钛酸四丁酯的体积与聚乙二醇2000的质量比为15～20mL:1.4～2g。