[发明专利]一种阵列式多孔氧化物薄膜的模板法制备工艺

说明书

本发明实施例提供了一种阵列式多孔氧化物薄膜的模板法制备工艺，该制备工艺先先在阵列式凸起模板的凸起面进行涂覆和固化处理，得到表面覆盖有有机隔离层的阵列式凸起模板，再将阵列式凸起模板浸入前驱体溶液中，待所述的凸起面润湿后，将衬底固定于所述的凸起面上，得到复合模具，然后将所述复合模具从前驱体溶液中移出，最后将复合模具烘干后进行程序升温加热，冷却后脱模即得所述的阵列式多孔氧化物薄膜。

技术领域

本发明属于氧化物薄膜制备技术领域，具体涉及一种阵列式多孔氧化物薄膜的模板法制备工艺。

背景技术

阵列式氧化物多孔薄膜具有比表面积大、化学性能稳定、光电性能优异等优点，可广泛应用于光催化、光电探测器、气敏传感器和生物传感器等领域。

制备阵列式氧化物多孔薄膜的常用方法之一是使用聚苯乙烯(Polystyrene，缩写为PS)微球。现有技术中，第一种方法是先将PS微球均匀的平铺一层在衬底上，然后将衬底浸入前驱体溶液，再提拉溶液，利用毛细管力在PS微球和衬底之间吸附一层薄的前驱体溶液，之后再高温退火去除PS微球，并使前驱体溶液转变为多孔氧化物薄膜。如CN109813768A公开了一种单层多孔气敏膜、其制备方法及用途，该专利申请文件披露的方法首先在整片传感器基底上平铺单层有机微球作为掩膜板，然后沉积氧化物气敏薄膜，最后去除单层有机微球掩膜板，得到单层多孔气敏膜。该发明的方法将传统致密的二维薄膜切割成多孔网状结构，其比表面积大，增加了孔隙率、提高了薄膜与气体之间的相互作用面积，进而增加了灵敏度，然而重复性较差。第二种方法是直接在前驱体溶液上面均匀的分散一层PS微球，接着将衬底浸入溶液中，以合适的角度缓慢提拉衬底，使PS微球和前驱体溶液均匀地铺在衬底上，再高温退火获得多孔氧化物薄膜。如CN102486967B公开了一种复合有序多孔纳米二氧化钛薄膜的制备方法，该方法先合成聚苯乙烯微球乳液及组装聚苯乙烯微球胶晶模板，再制备掺杂改性前躯体溶胶，然后通过浸渍提拉法制备复合有序多孔纳米二氧化钛薄膜，最后经过煅烧即得有序多孔纳米二氧化钛薄膜。

现有的制备阵列式氧化物多孔薄膜的方法可重复性较差，产品的均一性难以保证。虽然通过高精度的控制装置和提拉装置可以提高稳定性和工艺的可重复性，然而，这类装置价格昂贵，难以大规模普及。且原料高分子微球，特别是纳米级别的高分子微球价格昂贵，高分子微球分解后还会产生有害气体，因此，仍需开发一种新的制备方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种阵列式多孔氧化物薄膜的模板法制备工艺，该工艺无需昂贵复杂的设备，制备工艺简单，生产成本低。

根据本发明第一方面实施例的一种阵列式多孔氧化物薄膜的模板法制备工艺，包括以下步骤：

S1：在阵列式凸起模板的凸起面进行涂覆和固化处理，得到表面覆盖有有机隔离层的阵列式凸起模板；

S2：将步骤S1得到的表面覆盖有有机隔离层的阵列式凸起模板浸入前驱体溶液中，待所述的凸起面润湿后，将衬底固定于所述的凸起面上，得到复合模具；

S3：将所述复合模具从前驱体溶液中移出，移出过程保持复合模具处于水平状态；

S4：将所述复合模具烘干后进行程序升温加热，冷却后脱模即得所述的阵列式多孔氧化物薄膜。

根据本发明实施例的模板法制备工艺，至少具有如下技术效果：

本发明实施例的模板法制备工艺，制备设备简单，无需使用有机高分子微球，模板可以反复使用，能够大幅度降低生产成本。

本发明实施例的模板法制备工艺，重复性好，产品良率高。