一種製備銀納米顆粒/二氧化鈦複合薄膜的方法
2023-07-03 21:56:56 2
專利名稱：一種製備銀納米顆粒/二氧化鈦複合薄膜的方法
技術領域：
本發明涉及一種製備銀納米顆粒/二氧化鈦複合薄膜的方法。
背景技術：
金屬氧化物半導體二氧化鈦(TiO2)是寬禁帶半導體材料，禁帶寬度在3.2～3.41eV左右，在0.35～12μm波長區間透明，折射率高，並具有力學性能高、化學性能穩定的特性等等。在紫外光波段的TiO2具有光催化特性，在眾多的光催化劑(TiO2，ZnO，Fe2O3，CdS等)中，TiO2以其無毒、催化活性高、穩定性好、價廉易得等特點受到人們的重視。利用其對水中有機汙染物進行光催化降解，最終生成無毒無味的CO2，H2O及一些簡單的無機物。但是TiO2隻能吸收紫外波段的光，使其在日常條件下的光催化效率低下。TiO2不僅具有光催化特性、光誘導超親水特性，而且還具有獨特的電性能。純TiO2是N型半導體，在非化學計量時存在氧空位(以TiO2-x表示)。近年來，TiO2作為電子材料、敏感材料的使用越來越受到人們的重視.尤其在傳感器材料方面，如TiO2氧敏傳感器、TiO2溫敏傳感器、TiO2電化學pH傳感器等已廣泛應用。但是純TiO2材料本身固有阻值較大(＞103Ω)，難以準確測量。銀(Ag)摻雜或複合Ag的二氧化鈦是提高TiO2材料光催化性能和導電性的一個有效途徑。但是由於Ag離子容易在TiO2溶膠中析出而沉澱下來，致使摻銀或複合銀的二氧化鈦研究工作一直停留在銀含量較低的狀態(Ag的原子百分數At％＜2)。所以，如果能製備出高銀含量(At％＞2)的二氧化鈦粉末或薄膜對於研究銀摻雜或複合銀的二氧化鈦的光催化性能或導電性能都有重要的意義。
發明內容
本發明的目的是提供一種製備高銀含量的銀/二氧化鈦複合薄膜的方法。
本發明的製備高銀含量的銀/二氧化鈦複合薄膜的方法，步驟如下1)將鈦的化合物溶解於有機溶劑中，鈦的化合物和有機溶劑的摩爾比為1∶4～15，將混合物放入冰水浴中攪拌，得A液；2)將水、絡合劑、有機溶劑和硝酸銀粉末按摩爾比1∶0.1～1∶6～18∶0.2～1.5混合併不斷攪拌，直到硝酸銀全部溶解，得B液；3)將B液逐滴滴入一直放在冰水浴的A液中，然後繼續攪拌，直到得到顏色穩定的溶膠，再將溶膠於-10～20℃下陳化待用；
4)將清潔後的載體浸漬在上述溶膠中提拉，提拉速度控制在1～10cm/min，每提拉完一層，於450～600℃下熱處理5～60min，得到Ag/TiO2薄膜。
上述的鈦的化合物可以是鈦酸丁酯、氯化鈦或鈦酸異丙酯。所說的有機溶劑可以是乙醇、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、乙二醇苯醚、苯二醇甲醚或丙醇。絡合劑可以採用二乙醇胺、檸檬酸、羥基纖維素(HPC)或聚乙二醇(PEG)。所說的載體可以是普通玻璃片、石英玻璃片或陶瓷片。
塗覆在載體上的Ag/TiO2薄膜的厚度可以由提拉的速度和次數來控制。
本發明的有益效果在於本發明採用溶膠-凝膠浸漬提拉法來製備Ag/TiO2薄膜，方法以及使用設備簡單；所製得的Ag/TiO2薄膜中，Ag的含量高Ag的At％可以達到10.36。這種Ag含量高的Ag/TiO2薄膜具有比低Ag含量(At％＜2)的TiO2薄膜和不含Ag的TiO2薄膜更好的光催化性能和導電性。
圖1是Ag/TiO2薄膜的X射線衍射圖譜；圖2是Ag/TiO2薄膜的背散射電子模式下拍攝的照片。
具體實施例方式
以下結合具體實例進一步說明本發明。
實施例11)將鈦酸丁酯和乙醇按摩爾比1∶6混合於容器中，並將容器放入冰水浴中攪拌30min，得到A液，2)將水、二乙醇胺、乙醇和硝酸銀粉末按摩爾比1∶1∶12∶0.6混合併不斷攪拌，直到硝酸銀全部溶解，得到B液。
3)將B液逐滴滴入一直放在冰水浴的A液中，然後繼續攪拌，直到得到顏色穩定的溶膠，再將溶膠於4℃下陳化待用；4)將乾淨的石英玻璃片浸漬在上述溶膠中提拉，提拉速度控制在2cm/min，每提拉完一層，於450℃下熱處理30min，得到Ag/TiO2薄膜。
所製得的Ag/TiO2膜的XRD圖譜如圖1所示，薄膜是由銳鈦礦相的二氧化鈦和金屬銀組成。Ag/TiO2膜的BSE照片如圖2所示，亮度高的區域是Ag，由圖可見，銀均勻分散在TiO2中。所製得的Ag/TiO2膜中Ag的含量At％為8.36。
實施例21)將氯化鈦和乙二醇甲醚按摩爾比1∶15混合於容器中，並將容器放入冰水浴中攪拌30min，得到A液，
2)將水、檸檬酸、乙二醇甲醚和硝酸銀粉末按摩爾比1∶0.1∶18∶1.5混合併不斷攪拌，直到硝酸銀全部溶解，得到B液。
3)將B液逐滴滴入一直放在冰水浴的A液中，然後繼續攪拌，直到得到顏色穩定的溶膠，再將溶膠於-4℃下陳化待用；4)將乾淨的普通玻璃片浸漬在上述溶膠中提拉，提拉速度控制在8cm/min，每提拉完一層，於600℃下熱處理10min，得到Ag/TiO2薄膜。
所製得的Ag/TiO2膜中Ag的含量At％為10.36。
實施例31)將鈦酸異丙酯和丙二醇甲醚按摩爾比1∶4混合於容器中，並將容器放入冰水浴中攪拌30min，得到A液，2)將水、聚乙二醇、丙二醇甲醚和硝酸銀粉末按摩爾比1∶0.5∶6∶0.2混合併不斷攪拌，直到硝酸銀全部溶解，得到B液。
3)將B液逐滴滴入一直放在冰水浴的A液中，然後繼續攪拌，直到得到顏色穩定的溶膠，再將溶膠於20℃下陳化待用；4)將乾淨的陶瓷片浸漬在上述溶膠中提拉，提拉速度控制在2cm/min，每提拉完一層，於500℃下熱處理30min，得到Ag/TiO2薄膜。
所製得的Ag/TiO2膜中Ag的含量At％為3.64。
實施例41)將鈦酸異丙酯和丙醇按摩爾比1∶4混合於容器中，並將容器放入冰水浴中攪拌30min，得到A液，2)將水、聚乙二醇、丙醇和硝酸銀粉末按摩爾比1∶0.5∶9∶0.4混合併不斷攪拌，直到硝酸銀全部溶解，得到B液。
3)將B液逐滴滴入一直放在冰水浴的A液中，然後繼續攪拌，直到得到顏色穩定的溶膠，再將溶膠於10℃下陳化待用；4)將乾淨的陶瓷片浸漬在上述溶膠中提拉，提拉速度控制在6cm/min，每提拉完一層，於550℃下熱處理20min，得到Ag/TiO2薄膜。
所製得的Ag/TiO2膜中Ag的含量At％為7.64。
權利要求
1.一種製備銀/二氧化鈦複合薄膜的方法，其特徵是包括以下步驟1)將鈦的化合物溶解於有機溶劑中，鈦的化合物和有機溶劑的摩爾比為1∶4～15，將混合物放入冰水浴中攪拌，得A液；2)將水、絡合劑、有機溶劑和硝酸銀粉末按摩爾比1∶0.1～1∶6～18∶0.2～1.5混合併不斷攪拌，直到硝酸銀全部溶解，得B液；3)將B液逐滴滴入一直放在冰水浴的A液中，然後繼續攪拌，直到得到顏色穩定的溶膠，再將溶膠於-10～20℃下陳化待用；4)將清潔後的載體浸漬在上述溶膠中提拉，提拉速度控制在1～10cm/min，每提拉完一層，於450～600℃下熱處理5～60min，得到Ag/TiO2薄膜。
2.根據權利要求1所述的製備銀/二氧化鈦複合薄膜的方法，其特徵在於所說的鈦的化合物是鈦酸丁酯、氯化鈦或鈦酸異丙酯。
3.根據權利要求1所述的製備銀/二氧化鈦複合薄膜的方法，其特徵在於所說的有機溶劑是乙醇、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、乙二醇苯醚、苯二醇甲醚或丙醇。
4.根據權利要求1所述的製備銀/二氧化鈦複合薄膜的方法，其特徵在於所說的絡合劑是二乙醇胺、檸檬酸、羥基纖維素(HPC)或聚乙二醇(PEG)。
5.根據權利要求1所述的製備銀/二氧化鈦複合薄膜的方法，其特徵是所說的載體是普通玻璃片、石英玻璃片或陶瓷片。
全文摘要
本發明公開了一種製備銀/二氧化鈦複合薄膜的方法，步驟如下將鈦的化合物溶解於有機溶劑中，得A液；將水、絡合劑、有機溶劑和硝酸銀粉末混合，得B液；將B液逐滴滴入A液中，攪拌至形成穩定的溶膠；通過浸漬提拉法把溶膠塗覆在乾淨的載體上，於450～600℃下熱處理即可。本發明製備方法以及使用設備簡單，所製得的Ag/TiO
文檔編號H01L21/20GK1916235SQ20061005328
公開日2007年2月21日 申請日期2006年9月6日 優先權日2006年9月6日
發明者趙高凌, 李紅, 韓高榮 申請人:浙江大學