探究基于自组装技术合成纳晶二氧化钛、氧化银薄膜的研究

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1、连兰麴筘兰吵一⑩天毕大謦硕士学位论文学科专业：一化学工'兰一作者姓名：一扬塞一指导教师：—』§L副邋天湟大学研奔牛院天津大学硕士学位论文中文摘要纳米薄膜或涂层材料已成为现代材料科学中的一个重要分支。目前制备结构致密均一、膜厚可控并具有一定晶体结构的纳米薄膜或涂层，往往需要特殊的制备设备、复杂的制备工艺及真空、高温等制备条件，而在复杂结构衬底表面制备纳米薄膜则更加困难。为解决以上难题，本文对一种制膜新技术进行了探索和研究。以自组装单层膜(SAMs)为模板诱导无机前驱体溶液在基底表面沉积成膜，能够制备出高度有序、紧密堆

2、积且具有具有功能性的纳米器件。由于其制备简单，适于大规模生产，因而在工业上有着广阔的应用前景；并且具有传统物理化学方法无可比拟的优点，是一种极具应用前景的新型、清洁、高效的绿色制膜技术。本文在500C，利用基底表面的功能化自组装膜层对前驱体溶液的诱导作用，在单晶硅或玻璃基底表面制备出与基底结合紧密、结构致密均一、厚度可控的Ti02纳米晶态薄膜。利用x射线衍射仪对Ti02膜层的结构进行了考察，发现这种从较低温度下的(NH4)2TiF6水溶液中沉积的Ti02薄膜具有锐钛矿型晶体结构，且与基底表面结合力强；有良好的亲水性

3、能及透光率。本文利用经典的晶体成核理论，对比计算了带有磺酸基的硅烷自组装膜层对诱导沉积Sn02与n02晶态薄膜的异相成核自由能，分别为15mJ／m2、62mJ／m2，由此从理论上推导了自组装功能膜能够明显降低异相成核的自由能，促进前驱体溶液在基底表面异相成核和沉积。通过对比得到了功能膜层对Sn02薄膜的成核和生长的诱导作用明显优于对Ti02薄膜的诱导作用，即Sn02薄膜的生长速度优于Ti02薄膜的生长速度。本文重点考察了巯丙基三甲氧基硅烷(MPs)自组装膜层模板的诱导沉积作用，在单晶硅／陶瓷基底表面制备了A920薄

4、膜，应用接触角测定仪、原子力显微镜、扫描电镜、实验室自制的阻温特性测试仪分析表征了薄膜的组成和结构。实验结果表明，可在室温下合成A920纳米薄膜；通过对沉积膜层的考察，发现基底表面所形成的膜层在纳米尺度内实现膜厚可控。A920薄膜具有优良的电学特性。关键词：自组装功能膜；异相成核自由能；纳米晶态薄膜；半导体特性天津大学硕士学位论文ABSTRACTNano-materialisanewfunctionalmaterial．andiswidclyusedinmanyfieldssuchasphotocatalysis，

5、solarcell，gassensor,package，coatingandSOon．Byusingtheself-assemblytechniqueandtheliquiddepositiontechnique,thenanocrystaUineoxidethinfilmsweredeposited0nsulfonatedself-assembledorganiclayersonthesubstratesatlowtemperaturerespectively．Theas-depositionfilmsonthe

6、SAMswereuniform,dense，withexcellentadherenceandcontrollcdthickness，thetechnologywillbecomeapotentialaspectinthefieldoffunctionalmaterial．ThenanoerystallineoxidetitaniumthinfilmsWCTedepositedonsulfonatedself-assembledorganiclayersonthesiliconandglasssubsuatesat

7、500Crespectively．Thestructure，phasecompositionofthedepositedtinoxidefilmsWasdeterminedviaXRD．TheresultsindicatedthatuniformTi02thinfilmswithdenselypackedwereanataseandrutilecrystaUites．Andtheas-depositonTi02thinfilmswithwellhydrophileperformanceandtransmittanc

8、einvisiblelightwavelenth．ThenucleationfreeenergyofprecursorsolutionWasinvestigatedbyusingtheclassicalcrystalnucleationtheory．TheresultsindicatedtheorganicSAMs，whichpromotedtheheter