大规模真空蒸镀二氧化钛薄膜及其表征.pdf

I痧 舷 财 斟—— 大规模真空蒸镀二氧化钛薄膜及其表征。 彭晓光1，汪 洋1’2，曹开斌1，孙法1 (1．浙江理工大学材料与纺织学院，浙江杭州310018； 2．兰州交通大学光电子技术和智能控制教育部重点实验室，甘肃兰州730070) 摘要i 采用大型真空镀膜设备在玻璃基底上蒸镀 供有效的Ti02薄膜工业制备方法。 二氧化钛(Ti02)薄膜，并对Ti02薄膜进行了SEM、 2 实验过程 AFM、XRD、紫外可见光吸收光谱、亲水性的测试及分 析，探讨了退火温度对薄膜性能的影响。结果表明制 2．1样品制备 备的Ti02薄膜具有良好的均匀性．在室温条件下， 采用大型真空镀膜机，蒸空室规格为02050× Ti02薄膜具有无定型的结构I在300～500℃的条件 下，Ti02薄膜退火2h后以锐铁矿晶型为主，600℃退 火的Ti02薄膜明显向金红石型转变。随退火温度的全可以满足实现大规模制备薄膜的要求，整个试验过 升高，薄膜对紫外光和可见光的吸收有明显提高，并出 程是在镀膜机的自动化控制程序下实现的，薄膜厚度 现了明显的红移现象。另外，亲水性也随退火温度的 由蒸镀时间控制。 升高而变强，500和600℃退火的Ti02薄膜表面出现实验中采用普通玻璃为基底材料，用纯度是99％ 超亲水性。 的酒精进行清洗，镀膜材料采用纯度为99．99％的 关键词：Ti02；薄膜制备；真空蒸镀；亲水性 TiO：粉末，用溶剂将混合物调和成乳状体，涂抹在电 中图分类号：TQl34 文献标识码：A 阻丝上，抽真空至2．0×lO～Pa，瞬间加热至蒸发温 文章编号：1001-9731【2008)11-1770-04度，蒸发后沉积在高速旋转的样品基底上，调整镀膜时 间得到所需要的膜层。实验的主要参数有：电流强度 1 引 言 自1972年Fujishima和Honda发现在Ti02电极制备的样品采用箱式电阻炉退火处理，所用电压 上光致分解水以来[I】，人们对TiO：的光催化特性进行 了大量的研究。1976年Carey等在光催化降解水中600℃条件下恒温2h后在空气中自然冷却。 污染物方面进行了开拓性的工作[2]，发现了光催化技 2．2性能检测方法 术在环保领域的应用前景。1997年Wang等在(Na- Diffraction， 用X’TRA型X射线衍射仪(X-ray XRD)进行薄膜物相分析，用CuKa ture)上撰文报道了TiO：薄膜的双亲性[3]，这一发现 X射线束对薄膜表 引发了人们对Ti02光催化剂研究的又一热潮。并陆 续发现了Ti02具有杀菌、消毒、自洁净、光催化降解污 物、亲水防雾、抗腐蚀等功能“一9]。 断面进行厚度测量和形貌观察，最高分辨率可达3nm。 目前国内外有很多制备Ti02薄膜的方法，但应用 于工业生产的方法还不太成熟，大多方法繁杂，制备薄 面进行微观形貌观察，了解薄膜结晶状况。 膜时难以控制，而且制备的TiOz薄膜难以处理量大且 用型号为DU530的Lambda900紫外可见光光度 浓度高的工业废气和废水[I阳；在实验室利用Ti02薄计测试薄膜对紫外可见光的吸收率，测试所用波长范 膜处理废气和废水的效率与在实际应用中的效率相差 甚远，无法实现在实验室条件下的薄膜处理废气废水 DSAIO的液滴形状分析仪测试水与薄膜的接触角变 的过程[11]．但美国、日本、加拿大等国已尝试将Ti02化，实验中每组样品在不同地方测试润湿角4次，取其 光催化技术应用于水处理，国内大多只限于实验室的 平均值．