專利名稱：自然超親水性多孔TiO₂/SiO₂復(fù)合薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合薄膜，尤其是一種自然超親水性多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
超親水TiO2薄膜因其具有優(yōu)良的光學(xué)、化學(xué)和親水性質(zhì)，在自清潔、防霧、抗菌、抗腐蝕、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、藥物傳送系統(tǒng)、太陽(yáng)能電池、熱傳遞等方面有著廣泛的應(yīng)用潛力。但是由于TiO2有著較大禁帶寬度3. 2eV,光能利用率很低，只有紫外光才能誘導(dǎo)TiO2產(chǎn)生超親 水性，這導(dǎo)致TiO2薄膜仍未能取得大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用。目前制備TiO2薄膜的方法主要有陰極電化學(xué)沉積法、陽(yáng)極氧化法、靜電紡絲法、水熱法、化學(xué)氣相沉積法、磁控濺射法、脈沖激光沉積法、層層自組裝法等，但這些方法具有諸多方面的局限性，具體表現(xiàn)在儀器設(shè)備昂貴、制備工藝復(fù)雜、改性條件苛刻、表面微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、親水壽命短等。溶膠-凝膠法具有設(shè)備要求低、工藝簡(jiǎn)單、低溫反應(yīng)、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，是制備粗糙TiO2薄膜與制備復(fù)合薄膜最常用的方法之一。在使用溶膠-凝膠法制備TiO2薄膜中，可以比較容易的改變薄膜表面化學(xué)組成(例如對(duì)薄膜表面進(jìn)行貴金屬沉積、離子摻雜、半導(dǎo)體復(fù)合、SiO2復(fù)合等)，通過光照誘導(dǎo)超親水性；也可以方便的在親水薄膜表面構(gòu)建粗糙多孔結(jié)構(gòu)，提高其物理吸附能力。但是在制備粗糙多孔結(jié)構(gòu)薄膜時(shí)，往往需要用到模板劑(或造孔劑)，如聚乙二醇(PEG)、十二烷基苯磺酸鈉(DBS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)等，既增加了制備成本又造成了制備工藝的繁雜，而不使用模板劑的情況非常罕見。此外，人們往往對(duì)TiO2薄膜進(jìn)行單一方面的改性，這在改善TiO2薄膜超親水性能上作用非常有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有TiO2薄膜在可見光條件下超親水性能不理想的缺點(diǎn)，而提供一種多孔的Ti02/Si02復(fù)合薄膜制備方法。利用溶膠-凝膠法，采用乙酰丙酮和醇胺類化合物兩種絡(luò)合劑復(fù)合的方法，在不使用模板劑的條件下便制備出了具有發(fā)達(dá)孔結(jié)構(gòu)的超親水TiO2薄膜，多孔結(jié)構(gòu)由溶膠體系中的相分離誘導(dǎo)產(chǎn)生。并在此基礎(chǔ)上加入蓄水性材料SiO2,進(jìn)行Ti02/Si02復(fù)合，首次制備出具有多孔結(jié)構(gòu)的超親水Ti02/Si02復(fù)合薄膜，極大提高了TiO2的超親水性能，該方法可以減小薄膜表面和水的接觸角，實(shí)現(xiàn)TiO2薄膜的可見光響應(yīng)。制備的復(fù)合薄膜可廣泛應(yīng)用于自清潔、防霧、抗菌領(lǐng)域，屬于功能材料領(lǐng)域。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種自然超親水性多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜的制備方法，包括以下步驟采用溶膠凝膠法，分別以鈦酸四丁酯和正硅酸乙酯為前軀體制備TiO2溶膠和SiO2溶膠；按照摩爾份數(shù)計(jì)，以SiO2溶膠加入量為SiO2和TiO2總量的1% -50%進(jìn)行復(fù)合，得到Ti02/Si02復(fù)合溶膠；再用制得的復(fù)合溶膠在基底材料上進(jìn)行涂膜，晾干后，經(jīng)煅燒，冷卻后得到具有超親水性能的薄膜。優(yōu)選地，所述SiO2溶膠的制備在10_60°C溫度條件下，將正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇混合并攪拌約20-60min，配成B溶液；將無(wú)水乙醇、去離子水、濃硝酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為65% )充分混合,配成A溶液；將A溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的B溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌
2-3小時(shí)，然后室溫下密封避光陳化2-3天，形成SiO2溶膠。優(yōu)選地，所述制備SiO2溶膠的原料加入量，按體積份數(shù)計(jì)為10份正硅酸乙酯、30-100份無(wú)水乙醇、1-5份去離子水、0. 1-1. 5份濃硝酸，其中A、B溶液中無(wú)水乙醇用量體積比為3 : 7 7 : 3。優(yōu)選地，所述TiO2溶膠的制備在10-60°c溫度條件下，將鈦酸四丁酯、無(wú)水乙醇混合并攪拌約20-60min，然后加入乙酰丙酮和醇胺類化合物作為鈦醇鹽的絡(luò)合劑，使所有添加溶液充分混合，配成D溶液；將無(wú)水乙醇、去離子水、濃硝酸充分混合，配成C溶液；將0溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的D溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2-3小時(shí)，然后密封避光陳化1-3天,形成TiO2溶膠。 優(yōu)選地，所述醇胺類化合物為乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一種。優(yōu)選地，所述制備TiO2溶膠的原料加入量，按體積份數(shù)計(jì)為10份鈦酸四丁酯、30-100份無(wú)水乙醇、5-15份去離子水、0. 5-1. 5份濃硝酸、1_4份乙酰丙酮、0. 25-3份乙醇胺或1-5份二乙醇胺或1-6份三乙醇胺；其中C、D溶液中無(wú)水乙醇用量體積比為3 : 7 7 3。優(yōu)選地，所述1102/5102復(fù)合溶膠的制備將SiO2溶膠加入到1102溶膠中，10_60°C溫度條件下攪拌2-3h，避光陳化0-15天，得到Ti02/Si02復(fù)合溶膠。優(yōu)選地，在進(jìn)行涂膜前，先將基底材料依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗10-60min,并烘干。優(yōu)選地，在玻璃、金屬或陶瓷基底上采用浸涂法、旋涂法或噴涂法，均勻涂布制備好的復(fù)合溶膠，自然晾干后，在300°C _60(TC下煅燒，最后自然冷卻至室溫，最終得到多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜。本發(fā)明在制備TiO2溶膠時(shí)，同時(shí)加入乙酰丙酮和醇胺類化合物，在控制鈦酸四丁酯前驅(qū)體的水解反應(yīng)速率的同時(shí)，能加速水解低聚物縮聚反應(yīng)的進(jìn)行。隨著縮聚反應(yīng)的進(jìn)行，體系中逐漸形成以兩種縮聚產(chǎn)物為主體的低聚物相。由于縮聚反應(yīng)使水解產(chǎn)物的羥基大量消耗，使得縮聚產(chǎn)物的極性大為降低。同時(shí)以溶劑為主體的相由于存在大量的羥基，致使以縮聚產(chǎn)物為主體的低聚物相和以溶劑為主體的相在極性上有較大的差別，相容性降低，引起了相分離的發(fā)生。當(dāng)進(jìn)行涂膜和煅燒時(shí)，溶劑相揮發(fā)形成多孔結(jié)構(gòu)，而低聚物相則成為多孔結(jié)構(gòu)的骨架。相比于平坦的薄膜，粗糙多孔結(jié)構(gòu)的薄膜具有更強(qiáng)的親水性能。加入蓄水性材料SiO2，進(jìn)行Ti02/Si02復(fù)合。SiO2表面能吸收較多的水形成與硅原子相對(duì)稱的具有很強(qiáng)穩(wěn)定性的表面羥基基團(tuán)，光照條件下，Ti02/Si02薄膜表面物理吸附水?dāng)U散至SiO2處及復(fù)合氧化物處，被SiO2所吸附，成為穩(wěn)定的物理吸附水層，從而極大提高薄膜的親水性倉(cāng)泛。本發(fā)明所得到的Ti02/Si02復(fù)合薄膜表面具有多孔結(jié)構(gòu)，孔徑在100nm-6 y m范圍內(nèi)可調(diào)。薄膜厚度在200nm-2 內(nèi)，在可見光條件下即具有超親水性質(zhì)，薄膜表面與水接觸角在5°以下(主要為2. 5-5° )。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下本發(fā)明制得的薄膜同時(shí)具有多孔結(jié)構(gòu)和SiO2復(fù)合的特殊功效，利用兩種改性的協(xié)同作用，在可見光條件下極大的提高了 TiO2薄膜的超親水性，能廣泛應(yīng)用于自清潔、防霧、抗菌領(lǐng)域。


圖I是所制備的多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜的SEM圖，其中(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分別為實(shí)施例1、2、3、4、5所得的復(fù)合薄膜。圖2是所制備的多孔打02/5102復(fù)合薄膜的水接觸角圖，其中其中(a)、(b)、(C)、(d)、(e)分別為實(shí)施例1、2、3、4、5所得到的復(fù)合薄膜。圖3是實(shí)施例2制備的TiO2薄膜(a)和實(shí)施例2制備的多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜(b)粉末樣品的紅外圖譜。圖4是實(shí)施例2制備的TiO2薄膜(a)和實(shí)施例2制備的多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜(b)樣品的XPS高分辨率Ols圖譜。 圖5是實(shí)施例2制備的TiO2薄膜(a)和實(shí)施例2制備的多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜(b)的水接觸角隨時(shí)間的變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。實(shí)施例I在室溫25°C下,將IOml正娃酸乙酯、40ml無(wú)水乙醇混合并攪拌30min,配成原液(記作B溶液)將20ml無(wú)水乙醇、2.5ml去離子水、Iml濃硝酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為65%，下同)充分混合，配成滴加液(記作A溶液)。將A溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的B溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后密封避光陳化約48小時(shí)，形成穩(wěn)定的SiO2溶膠。在室溫25°C下,將IOml鈦酸四丁酯、40ml無(wú)水乙醇混合并攪拌30min,然后加入乙酰丙酮2ml和二乙醇胺I. 5ml作為鈦醇鹽的絡(luò)合劑，使所有添加溶液充分混合，配成原液(記作D溶液)；20ml無(wú)水乙醇、IOml去離子水、Iml濃硝酸充分混合，配成滴加液(記作C溶液)。將C溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的D溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后密封避光陳化約48小時(shí)，形成穩(wěn)定的TiO2溶膠。取摩爾比占TiO2和SiO2總量10%的SiO2溶膠，加入到TiO2溶膠中，室溫25°C下攪拌2h即可得到Ti02/Si02復(fù)合溶膠，避光陳化48小時(shí)，待用。把玻璃基底依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗25min，并烘干備用。采用旋涂法，將普通玻璃的普通面朝上放入勻膠機(jī)的托盤上，調(diào)節(jié)一定的轉(zhuǎn)速(先低速900r/s，10s，然后高速3000r/s，15s)用滴管在普通玻璃中央滴入3滴復(fù)合溶膠，得到約350nm厚的涂層，取出后在室溫下晾約lOmin，放入馬弗爐中先以3°C /min的速率升溫到110°C保溫30min，再以5°C /min的速率升溫到600°C并保持30min，最后讓其自然冷卻至室溫，最終得到孔徑約1.5^!11的多孔1102/5102復(fù)合薄膜，自然條件下其表面與水的接觸角約4. 5°。實(shí)施例2在40°C下,將IOml正娃酸乙酯、40ml無(wú)水乙醇混合并攪拌30min,配成原液(記作B溶液):將20ml無(wú)水乙醇、2ml去離子水、0. 5ml濃硝酸充分混合，配成滴加液(記作A溶液)。將A溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的B溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后密封避光陳化約48小時(shí)，形成穩(wěn)定的SiO2溶膠。在40 °C下,將IOml鈦酸四丁酯、40ml無(wú)水乙醇混合并攪拌30min,然后加入乙酰丙酮2ml和乙醇胺0. 5ml作為鈦醇鹽的絡(luò)合劑，使所有添加溶液充分混合，配成原液(記作D溶液)；20ml無(wú)水乙醇、IOml去離子水、0. 5ml濃硝酸充分混合,配成滴加液(記作C溶液)。將C溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的D溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后密封避光陳化約48小時(shí)，形成穩(wěn)定的TiO2溶膠。取摩爾比占TiO2和SiO2總量20%的SiO2溶膠，加入到定量的TiO2溶膠中，40°C下攪拌2h即可得到復(fù)合溶膠，避光陳化48小時(shí)，待用。把金屬鐵片基底依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗25min，并烘干備用。采用浸涂法，調(diào)節(jié)一定的提拉速度(60mm/min)緩慢地提拉，得到約400nm厚的涂層，取出后在室溫 下晾約lOmin，放入馬弗爐中先以3°C /min的速率升溫到110°C保溫30min，再以5°C /min的速率升溫到500°C并保持30min，最后讓其自然冷卻至室溫，最終得到孔徑約2 u m的多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜，自然條件下其表面與水的接觸角約2. 5°。如圖3所示，在3400CHT1的吸收峰歸屬于-OH鍵的伸縮振動(dòng)，這主要是薄膜表面物理吸收水的貢獻(xiàn)。在ieOOcnT1的吸收峰歸屬于H-O-H鍵的彎曲振動(dòng)，主要是表面化學(xué)水吸附的貢獻(xiàn)。這說(shuō)明了在Ti02/Si02復(fù)合薄膜中，對(duì)水的物理吸附能力和化學(xué)吸附能力都得到明顯增強(qiáng)。如圖4所示，兩種薄膜的羥基含量(在531. IOeV處的峰與OlS峰的總面積的比率)分別為25. 8%和43. 7%。顯然，在多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜表面的羥基含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通TiO2薄膜。由于XPS圖譜只顯示高真空條件下的化學(xué)吸附水含量，這表明，由于SiO2的存在，TiO2薄膜表面的化學(xué)吸附水含量明顯增多。圖5表明實(shí)施例2制得的多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜具有很快的水鋪展速率和優(yōu)良的潤(rùn)濕性能。實(shí)施例3在60°C下,將IOml正娃酸乙酯、30ml無(wú)水乙醇混合并攪拌30min,配成原液(記作B溶液):將20ml無(wú)水乙醇、5ml去離子水、I. 5ml濃硝酸充分混合,配成滴加液(記作A溶液)。將A溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的B溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后密封避光陳化約48小時(shí)，形成穩(wěn)定的SiO2溶膠。 在60 °C下,將IOml鈦酸四丁酯、40ml無(wú)水乙醇混合并攪拌30min,然后加入乙酰丙酮2ml和三乙醇胺4ml作為鈦醇鹽的絡(luò)合劑，使所有添加溶液充分混合，配成原液(記作D溶液)；20ml無(wú)水乙醇、IOml去離子水、I. 5ml濃硝酸充分混合,配成滴加液(記作C溶液)。將C溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的D溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后密封避光陳化約48小時(shí)，形成穩(wěn)定的TiO2溶膠。取摩爾占TiO2和SiO2總量30%的SiO2溶膠，加入到定量的TiO2溶膠中，室溫下攪拌2h即可得到復(fù)合溶膠，避光陳化48小時(shí)，待用。把陶瓷基底依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗25min，并烘干備用。采用噴涂法，調(diào)節(jié)一定的噴涂速度(lm3/h)得到約500nm厚的涂層，取出后在室溫下晾約lOmin，放入馬弗爐中先以3°C /min的速率升溫到110°C保溫30min，再以5°C /min的速率升溫到400°C并保持30min，最后讓其自然冷卻至室溫，最終得到孔徑約SOOnm的多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜，自然條件下其表面與水的接觸角約3. 5°。實(shí)施例4在室溫25°C下,將IOml正娃酸乙酯、40ml無(wú)水乙醇混合并攪拌30min,配成原液(記作B溶液):將20ml無(wú)水乙醇、2. 5ml去離子水、Iml濃硝酸充分混合，配成滴加液(記作A溶液)。將A溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的B溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后密封避光陳化約48小時(shí)，形成穩(wěn)定的SiO2溶膠。在室溫25°C下,將IOml鈦酸四丁酯、40ml無(wú)水乙醇混合并攪拌30min,然后加入乙酰丙酮2ml和二乙醇胺I. 5ml作為鈦醇鹽的絡(luò)合劑，使所有添加溶液充分混合，配成原液(記作D溶液)；20ml無(wú)水乙醇、IOml去離子水、Iml濃硝酸充分混合，配成滴加液(記作C溶液)。將C溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的D溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后密 封避光陳化約48小時(shí)，形成穩(wěn)定的TiO2溶膠。取摩爾比占TiO2和SiO2總量40%的SiO2溶膠，加入到定量的TiO2溶膠中，室溫25°C下攪拌2h即可得到Ti02/Si02復(fù)合溶膠，避光陳化24小時(shí)，待用。把玻璃基底依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗25min，并烘干備用。采用旋涂法，將普通玻璃的普通面朝上放入勻膠機(jī)的托盤上，調(diào)節(jié)一定的轉(zhuǎn)速(先低速900r/s，10s，然后高速3000r/s，15s)用滴管在普通玻璃中央滴入2滴復(fù)合溶膠，得到約250nm厚的涂層，取出后在室溫下晾約lOmin，放入馬弗爐中先以3°C /min的速率升溫到110°C保溫30min，再以5°C /min的速率升溫到500°C并保持30min，最后讓其自然冷卻至室溫，最終得到孔徑約400nm的多孔多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜，自然條件下其表面與水的接觸角約3. 1°。實(shí)施例5在30°C下,將IOml正娃酸乙酯、40ml無(wú)水乙醇混合并攪拌30min,配成原液(記作B溶液):將20ml無(wú)水乙醇、2ml去離子水、0. 5ml濃硝酸充分混合，配成滴加液(記作A溶液)。將A溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的B溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后密封避光陳化約48小時(shí)，形成穩(wěn)定的SiO2溶膠。 在30 °C下,將IOml鈦酸四丁酯、40ml無(wú)水乙醇混合并攪拌30min,然后加入乙酰丙酮2ml和乙醇胺Iml作為鈦醇鹽的絡(luò)合劑，使所有添加溶液充分混合,配成原液(記作D溶液)；20ml無(wú)水乙醇、IOml去離子水、Iml濃硝酸充分混合，配成滴加液(記作C溶液)。將C溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的D溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后密封避光陳化約48小時(shí)，形成穩(wěn)定的TiO2溶膠。取摩爾比占TiO2和SiO2總量5%的SiO2溶膠，加入到定量的TiO2溶膠中，30°C下攪拌2h即可得到復(fù)合溶膠，避光陳化5天，待用。把玻璃基底依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗25min，并烘干備用。采用浸涂法，調(diào)節(jié)一定的提拉速度(60mm/min)緩慢地提拉，得到約450nm厚的涂層，取出后在室溫下晾約lOmin，放入馬弗爐中先以3°C /min的速率升溫到110°C保溫30min，再以5°C /min的速率升溫到450°C并保持30min，最后讓其自然冷卻至室溫，最終得到孔徑約5 u m的多孔多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜，自然條件下其表面與水的接觸角約4. 0°。如圖I所示，按實(shí)施例1、2、3、4、5所制備的復(fù)合薄膜均具有獨(dú)立或相互連通的多孔結(jié)構(gòu)。復(fù)合薄膜的多孔結(jié)構(gòu)是由復(fù)合溶膠體系中相分離產(chǎn)生的，并由相分離的程度決定。而相分離程度又與所采用醇胺化合物種類和用量、濃硝酸用量、去離子水用量、SiO2溶膠的組成和用量密切相關(guān)。溶膠體系中相分離進(jìn)行得越徹底，得到的復(fù)合薄膜的孔徑則越大。由圖l-(e)可以看出，實(shí)例5所制備的體系相分離程度最高，因而制備的薄膜孔徑最大，為5 u m左右。復(fù)合薄膜超親水性是由相分離誘導(dǎo)的多孔結(jié)構(gòu)和SiO2加入引起薄膜表面羥基含量增加的協(xié)同作用產(chǎn)生的。對(duì)于同樣化學(xué)組成多孔表面，水接觸角隨著孔面積的增大而減 小，而對(duì)于具有同樣結(jié)構(gòu)的表面，一定程度SiO2的加入有利于薄膜表面輕基含量的增加，提高超親水性能?？傊?，由于多孔結(jié)構(gòu)和SiO2的加入的共同影響，這些薄膜接觸角均小于5° (如圖2所示)，處于超親水范圍。而由圖2-(b)可以看出實(shí)施例2所制備的復(fù)合薄膜具有較佳的協(xié)同作用，接觸角最小，為2. 5°。
權(quán)利要求
1.一種自然超親水性多孔Ti02/Si02復(fù)合薄膜，其特征在于，該薄膜表面具有多孔結(jié)構(gòu)，孔徑在100nm-6 y m范圍內(nèi)，薄膜厚度在200nm_2 y m范圍內(nèi)，薄膜表面與水接觸角為5°以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 采用溶膠凝膠法，分別以鈦酸四丁酯和正硅酸乙酯為前軀體制備TiO2溶膠和SiO2溶膠；按照摩爾份數(shù)計(jì)，以SiO2溶膠加入量為SiO2和TiO2總量的1% -50%進(jìn)行復(fù)合，得到Ti02/Si02復(fù)合溶膠；再用制得的復(fù)合溶膠在基底材料上進(jìn)行涂膜，晾干后，經(jīng)煅燒，冷卻后得到具有超親水性能的薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述SiO2溶膠的制備 在10-60°C溫度條件下，將正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇混合并攪拌約20-60min，配成B溶液；將無(wú)水乙醇、去離子水、濃硝酸充分混合，配成A溶液；將A溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的B溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2-3小時(shí)，然后密封避光陳化2-3天，形成SiO2溶膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述制備SiO2溶膠的原料加入量，按體積份數(shù)計(jì)為10份正硅酸乙酯、30-100份無(wú)水乙醇、1-5份去離子水、0. 1-1. 5份濃硝酸，其中A、B溶液中無(wú)水乙醇用量體積比為3 : 7 7 : 3。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的制備方法，其特征在于，所述TiO2溶膠的制備 在10-60°C溫度條件下，將鈦酸四丁酯、無(wú)水乙醇混合并攪拌約20-60min，然后加入乙酰丙酮和醇胺類化合物作為鈦醇鹽的絡(luò)合劑，使所有添加溶液充分混合，配成D溶液；將無(wú)水乙醇、去離子水、濃硝酸充分混合，配成C溶液；將C溶液逐滴滴加到強(qiáng)烈攪拌下的D溶液中，滴加完以后繼續(xù)攪拌2-3小時(shí)，然后密封避光陳化1-3天，形成TiO2溶膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述醇胺類化合物為乙醇胺、二乙醇胺和二乙醇胺中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述制備TiO2溶膠的原料加入量，按體積份數(shù)計(jì)為10份鈦酸四丁酯、30-100份無(wú)水乙醇、5-15份去離子水、0. 5-1. 5份濃硝酸、1-4份乙酰丙酮、0. 25-3份乙醇胺或1-5份二乙醇胺或1_6份二乙醇胺；其中C、D溶液中無(wú)水乙醇用量體積比為3 7 7 3。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述Ti02/Si02復(fù)合溶膠的制備 將SiO2溶膠加入到TiO2溶膠中，10-60°C溫度條件下攪拌2-3h，避光陳化0_15天，得到Ti02/Si02復(fù)合溶膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，在進(jìn)行涂膜前，先將基底材料依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗10-60min，并烘干。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的制備方法，其特征在于，所述涂膜是在玻璃、金屬或陶瓷基底上采用旋涂法、浸涂法或噴涂法，均勻涂布制備好的復(fù)合溶膠；所述煅燒溫度為300 0C -600。。。
全文摘要
一種自然超親水性多孔TiO2/SiO2復(fù)合薄膜及其制備方法，包括以下步驟采用溶膠凝膠法，分別以鈦酸四丁酯和正硅酸乙酯為前軀體制備TiO2溶膠和SiO2溶膠；按照摩爾份數(shù)計(jì)，以SiO2溶膠加入量為SiO2和TiO2總量的1％-50％進(jìn)行復(fù)合，得到TiO2/SiO2復(fù)合溶膠；再用制得的復(fù)合溶膠在基底材料上進(jìn)行涂膜，晾干后，經(jīng)煅燒，冷卻后得到具有超親水性能的薄膜。本發(fā)明制備的薄膜具有相分離誘導(dǎo)的發(fā)達(dá)孔結(jié)構(gòu)和SiO2復(fù)合的雙重特征，孔徑在100nm-6μm范圍內(nèi)，薄膜厚度在200nm-2μm范圍內(nèi)，薄膜表面與水接觸角為5°以下，具有極佳的自清潔、防霧和抗菌功能。
文檔編號(hào)C04B41/85GK102718411SQ20121019279
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者司徒粵, 謝德龍, 黃偉欣, 黃洪, 黃濤 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)