湿热氧化制备二氧化钛光催化薄膜的方法

摘要

本发明为一种湿热氧化制备二氧化钛光催化薄膜的方法。具体步骤是以通常玻璃为基板，先由磁控溅射法镀一层纯钛膜，再通过湿热氧化法制得二氧化钛光催化薄膜。湿热氧化是在带水蒸汽的空气或氧气中将钛层加热氧化至透明。本发明方法简单，工艺稳定性好，是一种低成本的制备二氧化钛光催化薄膜的方法。

说明书

技术领域

本发明属光催化薄膜技术领域，具体涉及一种湿热氧化制备二氧化钛光催化薄膜的方法。

背景技术

由于光致超亲水特性以及光催化效应，二氧化钛在建筑，医疗等各个领域应用广泛。制备光催化二氧化钛薄膜的方法有很多，其中磁控反应溅射制备的光催化二氧化钛薄膜具有良好的自清洁效果，但是从工业化生产方面，连续反应磁控溅射中尚需解决高速率，低温度沉积二氧化钛光催化薄膜的两大问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种速率高、操作简单、工艺稳定性好的制备二氧化钛光催化薄膜的新方法。

本发明提出的制备二氧化钛光催化薄膜的方法，是以钛基制备二氧化钛薄膜。以通常的玻璃为基板，先由磁控溅射法镀一层纯钛膜，再通过湿热氧化法制得二氧化钛光催化薄膜；湿热氧化的条件是把镀有钛层的玻璃在450-550℃下烘烤，同时通入带有水蒸汽的空气或氧气，将钛层加热氧化至透明即可。

实验结果表明，用湿空气(氧气)氧化的方法在玻璃表面制备所得的二氧化钛薄膜具有良好的光致亲水特性以及光致催化特性。由于其制备方法简单，工艺稳定好，是一种低成本的制备二氧化钛光催化薄膜的新方法。

附图说明

图1为不同方法制备的二氧化钛玻璃在紫外线照射下水滴接触角变化的比较图。

图2为不同方法制备的二氧化钛玻璃分解有机溶液亚甲基蓝的比较图。

图中标号：曲线a为干空气氧化制备的二氧化钛薄膜。

          曲线b为湿空气热氧化制备的二氧化钛薄膜。

具体实施方式

本发明的具体操作步骤如下：

1、将玻璃基板清洗干净，放入真空镀膜室内，玻璃基板与磁控溅射靶的距离约为8-12cm，靶材钛板纯度优于99.5％。

2、镀膜室抽真空，本底真空在2.66×10^-3pa以下，充入氩气，使镀膜室内保持10^-2pa数量级的动态平衡压强。

3、调节主阀，使镀膜室内达到溅射所需的总压强，其范围为1.33×10^-1pa-13.3pa。

4、溅射镀膜时，调节溅射电流为20-30mA/cm²，基板温度为20℃-200℃。控制溅射时间就可镀上所需厚度的钛层。厚度一般可为50nm-500nm。

5、把镀有钛层的玻璃放入马弗炉中烘烤，通入带有水蒸汽的空气或氧气，马弗炉中控制温度为450℃-550℃，钛镀层加热氧化至透明。

经过测试证明，由本发明制备的在玻璃表面的二氧化钛薄膜具有良好的光致亲水性能和分解有机物的能力：

1、在200μw/cm²，波长为254nm紫外光照射下，测试玻璃的膜表面水接触角随时间变化关系，如图1所示。

2、把由干氧氧化法制备的二氧化钛薄膜的玻片与用湿热氧化法制备的二氧化钛玻片置于20ml的亚甲基蓝溶液中，其浓度为1.0×10^-5mol/l。在200μw/cm²，波长为254nm紫外光照射下，测试亚甲基蓝溶液的吸光度随时间的变化来表征薄膜分解有机物的能力。如图2所示。