tio2光诱导亲水薄膜的制备及其亲水性研究现状

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1、维普资讯http://www.cqvip.comTiO2光诱导亲水薄膜的制备及其亲水性研究现状王玉玲赵鹏许启明田晓珍姚燕燕(西安建筑科技大学材料科学与工程系，西安710055)摘要对具有光诱导亲水性的TiO薄膜的制备工艺及其研究现状进行了评述主要介绍了TiO亲水薄膜常用的和具有开发潜力的制备工艺，总结了人们对其亲水机理的认识过程以及有代表性的亲水理论，讨论了改善TiOz薄膜亲水性的各种方法。根据国内外的研究和应用现状，提出亲水性氧化钛薄膜今后的发展方向。关键词TiO：薄膜光诱导亲水性制备机理掺杂自从1972年Fujishima和Honda发表有关在光首先是

2、溶胶的制备：将钛酸丁酯、无水乙醇照下TiO电极能将水分解为氢和氧¨1以后，多学科(EtOH)、水、乙酰丙酮(AcAc)、盐酸按照一定比例混领域的学者们就纷纷将目光投向TiOz的光电转化效合。其中钛酸丁酯、无水乙醇、水的比例应在文献【3]报应和光催化效应，并将其应用于能源及环保方面，收道的Ti(OCH)一EtOH—HO体系全相区的浸渍区到了巨大的成效。1997年Wang等发现了TiOz的又内。乙酰丙酮和盐酸分别为钛酸丁酯水解反应的稳定一种新特性——光诱导亲水性，当TiO薄膜表面被剂和催化剂。具体操作为：先将Ti(OCH)，AcAc，光照射后润湿性得到很大改善

3、。这种特性使人们耳目HC1加入到EtOH中，搅拌1h，然后再入水和无水乙一新，而TiO薄膜的亲水性就成为一个新的研究热醇的混合溶液，搅拌1h后，便成透明稳定的黄色溶点。胶。近几年对TiO亲水性薄膜的研究主要集中在以将待涂覆的基体浸入到溶胶中，缓慢匀速提拉直下几个方面：(1)对TiO薄膜亲水性机理的探讨；(2)至离开液面(如图1)，湿膜经100oC干燥后，放入高温利用各种掺杂改善TiO薄膜的亲水性；(3)提高TiO炉进行500～600oC，1h的热处理，即可得到所需薄薄膜光诱导亲水性光敏程度；(4)各种方法制备TiO膜。根据使用需求可在溶胶中掺入微量添加物改

4、变薄薄膜中实验参数对亲水性的影响。膜的性能。本文将对TiOz光诱导亲水薄膜的制备工艺、亲水机理以及现行的各类利用掺杂改善其亲水性的方法进行阐述和讨论。1TiO光诱导亲水薄膜的制备方法幽TiO薄膜的制备方法有金属钛的加热或阳极氧DippingWetlayerformationSolventevapration化、电子束沉积、离子溅射、化学气相沉积、金属有机化学气相沉积、热溶胶以及溶胶一凝胶法。其中溶胶图1浸渍一提拉法的工艺过程图一凝胶法最为常用，也是目前研究最多的一种方法。除了浸渍一提拉法外，最近国外已经将喷涂法制以溶胶一凝胶法为基础，根据不同的镀膜方法又可

5、分备TiOz光诱导亲水薄膜的工艺工业化(如图2)，它与为浸渍一提拉法、喷涂法、旋涂法、超声波涂层法等。浸渍一提拉法相比，有着可在线镀膜、节省能源、适于下面结合实践经验具体介绍操作简单、工艺最为成熟批量生产的优点，但是所需设备复杂，在国内还未见的浸渍一提拉法。有喷涂法制备TiOz薄膜的报道。国家教育部重点基金项目(02I88)；西安市科技局产业化重点项目(ZS200217)作者简介：王玉玲(1979～)，女，硕士研究生．主要从事功能材料的研究．61维普资讯http://www.cqvip.com在人们普遍接受的一种解释：TiO薄膜表面被紫外光照射激发出电子空

6、穴对，电子空穴对不像在光催化反应中与O：和H：O作用，而是与表面TiO晶体自身发生反应，电子与Ti反应生成1ri“，空穴与O一反应生成Oz和氧空穴(如图4所示)。一方面，Tj¨极不稳定迅速被空气中的O氧化；另一方面，氧空穴和空气中的HO结合，形成化学吸附水层(·OH)，这就是TiO表l一退火窑2一导轨3一喷枪4一送料、雾化装置5一基体面产生亲水性的根源所在。图2在线喷涂工艺示意图TiOz薄膜表面原子的结合不同于体相内部。在2TiO2薄膜的光诱导亲水机理TiOz薄膜表面，原体相内部的六配位Ti和三配位O由TiOz是N型半导体，当受到能量大于禁带宽度(3．2e

7、V)的光子照射时，将产生强还原性的导带电子和强氧化性的价带空穴。具有活性的电子和空穴与所处环境中的各种粒子作用导致了TiO的2种特性——光催化性和光诱导亲水性。而关于TiO：薄膜的亲水性机理有2种不同的说法。4h++202一一O2+V(o)2．1光催化理论图4Ti0光诱导亲水性原理较早的一种理论认为TiO：薄膜在光照下显示的于原子排列被截平而变为五配位的1ri和二配位的O，表面润湿性的变化与TiO：的光催化性H-61有着直接的这比体相内部的1ri和O更有活性。在紫外光的照射关系：原始的TiO：薄膜表面本身是亲水的，它极易吸下，TiO：表面二配位的桥氧位置处

8、易产生氧空位，使相附空气中的有机物成为疏水表面，与水的接触角变应的