快速火焰沉积法原位后退火制备防雾纳米纤维SiO2和纳米SiO2-TiO2薄膜

摘要

透明且纯的SiO2, TiO2和混合的二氧化硅-二氧化钛薄膜通过有机金属溶液（六甲基二硅醚或原硅酸四乙酯和/或四异丙基钛二甲苯）的火焰喷雾热分解法直接（随机的）沉积在玻璃基板上，且通过原位火焰退火使其稳定。如在显微镜下观察的一样，二氧化硅薄膜由网状交织的纳米纤维或长几百纳米厚10-15nm的纳米线网络构成。这些纳米线或纳米纤维膜是在前体溶液在外界条件下可扩展燃烧的过程中通过化学气相沉积（表面生长）在裸玻璃基板上形成的，第一次为我们所知，正如火焰气溶胶和显微镜热泳采样所确定的一样。与此相反，二氧化钛膜由直径3-5nm的纳米粒子构成，这些纳米粒子在火焰中形成并沉积在玻璃基板上，最终形成高度多孔的、蕾丝状的纳米材料。混合的SiO2-TiO2薄膜(40mol％SiO2)在形态上与纯TiO2薄膜相似。在正常的太阳辐射下，所有这些薄膜具有300nm的最小厚度，可以完全的防止玻璃基板起雾。这些防雾性能归因于这样的超亲水性涂层抑制水滴的形成，正如测量润湿角所确定的一样。去活化的纯TiO2涂层失去了它们的超亲水性和防雾性能，虽然毛细作用降低了它们的润湿角。与此相反，SiO2-TiO2涂层利用TiO2纳米粒子的高表面覆盖度和SiO2在其表面的超亲水性能在所有的情况下表现出最好的防雾性能。