專利名稱：納米氧化鈦介孔薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米氧化鈦材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用添加了分散劑的五組分微乳液體系來制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法。
背景技術(shù)：
以納米氧化鈦顆粒構(gòu)成的介孔薄膜，具有巨大比表面積和量子尺寸效應(yīng)等特性，已成為半導(dǎo)體光催化、半導(dǎo)體光電化學(xué)、傳感器等領(lǐng)域非常重要的功能材料。目前，制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法主要有水熱合成法、溶膠-凝膠法、微波合成法、微乳液法、聚合物分子模板法、膠體晶體模板法等。這些方法中，微乳液法的制備工藝最為簡單。通常是利用水、油、表面活性劑和表面活性助劑四個組分混合在一起形成透明穩(wěn)定的微乳液，其中所含表面活性劑協(xié)同表面活性助劑形成的膠團(tuán)(或反膠團(tuán))，由于內(nèi)部增溶了油相(或水相)，形成水包油(O/W)型或油包水(W/O)型小液滴，其尺寸一般在10～100nm范圍內(nèi)，因而可作為制備納米材料的微型反應(yīng)器。微乳液方法制備納米氧化鈦介孔薄膜的工藝雖然最為簡單，但由于表面活性劑一般都需要比較大的濃度，以獲得穩(wěn)定的膠團(tuán)(或反膠團(tuán))，因而在微乳液體系中膠團(tuán)的數(shù)量和濃度通常都很大，相互之間會發(fā)生聚積，因此得到的納米粒子容易團(tuán)聚形成二次顆粒，導(dǎo)致顆粒形狀不好，尺寸分布較寬，所得的介孔薄膜均勻性和成膜性能相對較差，而且容易發(fā)生開裂和剝落現(xiàn)象，尤其是當(dāng)膜厚度較大的時候(如50μm以上)，開裂和剝落幾乎成了一種普遍現(xiàn)象。因此在制備納米氧化鈦介孔薄膜時，較少采用這種方法。當(dāng)采用這種方法時，一般都需要對產(chǎn)物作進(jìn)一步分散處理，并通過洗滌、過濾，再加入成膜劑成膜，這不僅使制膜過程變得復(fù)雜，而且對于在反應(yīng)過程中形成的硬團(tuán)聚體，后期分散處理效果也不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有四組分微乳液體系制備納米氧化鈦介孔薄膜方法的不足之處，提出一種納米氧化鈦介孔薄的膜制備方法，采用由水相、油相、表面活性劑、助表面活性劑和分散劑構(gòu)成的五組分微乳液體系來制備納米氧化鈦介孔薄膜。本方法具有制備出的納米氧化鈦介孔薄膜無需后期分散處理，就可以得到分散性好的完整球形納米氧化鈦顆粒，其尺寸分布在20～30nm之間，直接從前驅(qū)液涂膜，就可以得到均勻性好、可重復(fù)成膜十層以上、厚度達(dá)到140μm以上都不會開裂或剝落的納米氧化鈦介孔薄膜等顯著特點(diǎn)，這對需要巨大比表面積的功能器件來說是非常有利的。
本發(fā)明的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的一種納米氧化鈦介孔薄膜的制備方法，是在由水相、油相、表面活性劑、助表面活性劑構(gòu)成的微乳液中添加第五個組分——分散劑，將微乳液中作為微型反應(yīng)池的膠團(tuán)(或反膠團(tuán))先進(jìn)行分散(如圖1和圖2所示)，再讓反應(yīng)物在其中反應(yīng)，因而得到的納米顆粒為單個膠團(tuán)(或反膠團(tuán))的完整球形，且避免了二次顆粒的形成。由于顆粒形狀好、粒徑分布窄，因而容易堆積成介孔薄膜。所以，用五組分微乳液體系制備的納米氧化鈦介孔薄膜成膜性能非常好，直接從前驅(qū)液涂膜，再經(jīng)過干燥、煅燒就可以得到均勻的介孔薄膜，大大簡化了制備工藝，且可重復(fù)涂膜十層以上都不會開裂或剝落，厚度可以達(dá)到140μm以上。其具體的方法步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶油∶表面活性劑∶助表面活性劑∶分散劑的質(zhì)量比為1∶0.1～50∶0.1～30∶0.1～40∶0.1～30的比例，先將水、油、表面活性劑和表面活性助劑混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入分散劑攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶0.1～10的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌30秒～24小時，制備出的前驅(qū)液為發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠。
其中，油相為環(huán)烷烴(如環(huán)己烷或環(huán)戊烷或環(huán)庚烷或環(huán)辛烷等)；表面活性劑為磺酸鹽類或硫酸鹽類或羧酸鹽類或磷酸鹽類陰離子表面活性劑或季銨鹽類陽離子表面活性劑或烷基甜菜堿型或烷基酰胺甜菜堿型或烷基羧基磺酸甜菜堿型或咪唑啉型或羧酸型咪唑啉型或磺酸型咪唑啉型或β-氨基丙酸型或α-亞氨基型兩性離子表面活性劑或聚氧乙烯型或脂肪酸多元醇酯型非離子表面活性劑；助表面活性劑為碳原子數(shù)為2～16的醇類(如乙醇或正丙醇或異丙醇或正丁醇或異丁醇或正戊醇或異戊醇等)；分散劑為能與水和油混溶的對水/油界面無影響且不參與膠團(tuán)(或反膠團(tuán))形成的有機(jī)溶劑，如四氫呋喃或呋喃等。
(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在基片上，在0～300℃溫度下干燥1分鐘至24個小時，制得半透明的氧化鈦膠體膜。其中基片為普通玻璃片或?qū)щ姴Ａ蚬杵蚴⑵取?br> (3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在200～800℃下煅燒1分鐘到24個小時，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜。
(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步，直至制備出所需要厚度的納米氧化鈦介孔薄膜為止。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要特點(diǎn)是在常規(guī)水相、油相、表面活性劑和助表面活性劑四組分微乳液體系中添加了第五個成分——分散劑，可以直接將前驅(qū)液涂膜，獲得的納米氧化鈦顆粒粒徑在20～30nm之間，為完整球形顆粒；制得的納米氧化鈦介孔薄膜的顆粒和孔隙分布均勻、成膜性能好、薄膜質(zhì)量高可重復(fù)涂膜十層以上而不開裂、不剝落，厚度可達(dá)到140μm以上；并且大大簡化了制備工藝，縮短了生產(chǎn)周期，明顯節(jié)約了工時及降低了生產(chǎn)成本，便于工業(yè)化生產(chǎn)等顯著效果。采用本發(fā)明所制得的納米氧化鈦介孔薄膜可廣泛應(yīng)用于需要巨大比表面積的染料敏化太陽能電池、二氧化鈦光催化材料、二氧化鈦氣敏傳感器等功能器件中。
四

圖1為未添加分散劑的微乳液體系中膠團(tuán)的分布示意圖；圖2為添加分散劑后的微乳液體系中膠團(tuán)的分布示意圖；圖3為本實(shí)施例1制備的單層納米氧化鈦介孔薄膜的熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片，小圖為大圖的局部放大圖圖4為本實(shí)施例2制備的十層納米氧化鈦介孔薄膜的熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1如圖3所示，一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)己烷∶十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)∶正丁醇∶四氫呋喃的質(zhì)量比為1∶4∶2∶2.5∶6的比例，先將水、環(huán)己烷、CTAB和正丁醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入四氫呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶1的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌5分鐘，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液。
(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在基片上，在100℃溫度下干燥30分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜。其中基片為普通玻璃片。
(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在450℃下煅燒30分鐘，制得平均顆粒尺寸為29.03nm的半透明納米氧化鈦單層介孔薄膜。
實(shí)施例2如圖3所示，一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)己烷∶十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)∶正丁醇∶四氫呋喃的質(zhì)量比為1∶4∶2∶2.5∶6的比例，先將水、環(huán)己烷、CTAB和正丁醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入四氫呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶1的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌5分鐘，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液。
(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在基片上，在100℃溫度下干燥30分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜。其中基片為普通玻璃片。
(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在450℃下煅燒30分鐘，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜。
(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步九次，制得平均顆粒尺寸為29.03nm、厚度為140.3μm的納米氧化鈦介孔薄膜。
實(shí)施例3如圖3所示，一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)己烷∶十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)∶正丁醇∶四氫呋喃的質(zhì)量比為1∶50∶30∶40∶30的比例，先將水、環(huán)己烷、CTAB和正丁醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入四氫呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶0.8的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌10分鐘，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液。
(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在基片上，在100℃溫度下干燥35分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜。其中基片為普通玻璃片。
(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在430℃下煅燒40分鐘，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜。
(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步九次，制得平均顆粒尺寸為26.80nm、厚度為143.4μm的納米氧化鈦介孔薄膜。
實(shí)施例4如圖3所示，一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)己烷∶十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)∶正丁醇∶四氫呋喃的質(zhì)量比為1∶1∶0.1∶0.1∶0.1的比例，先將水、環(huán)己烷、CTAB和正丁醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入四氫呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶3.5的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌15分鐘，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液。
(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在基片上，在130℃溫度下干燥30分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜。其中基片為導(dǎo)電玻璃片。
(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在480℃下煅燒25分鐘，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜。
(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步九次，制得平均顆粒尺寸為27.33nm、厚度為141.8μm的納米氧化鈦介孔薄膜。
實(shí)施例5如圖3所示，一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)戊烷∶十二烷基磺酸鈉(SDS)∶正丙醇∶呋喃的質(zhì)量比為1∶5∶0.7∶2∶4的比例，先將水、環(huán)戊烷、SDS和正丙醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶5的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌3小時，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液。
(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在基片上，在150℃溫度下干燥40分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜。其中基片為石英片。
(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在500℃下煅燒20分鐘，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜。
(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步九次，制得平均顆粒尺寸為28.24nm、厚度為145.1μm的納米氧化鈦介孔薄膜。
實(shí)施例6如圖3所示，一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)庚烷∶辛基苯基聚氧乙烯醚(TritonX-100)∶正戊醇∶四氫呋喃的質(zhì)量比為1∶3∶0.9∶4∶6的比例，先將水、環(huán)庚烷、TritonX-100和正戊醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶3的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌50分鐘，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液。
(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在基片上，在180℃溫度下干燥10分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜。其中基片為硅片。
(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在520℃下煅燒45分鐘，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜。
(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步九次，制得平均顆粒尺寸為24.56nm、厚度為142.9μm的納米氧化鈦介孔薄膜。
實(shí)施例7如圖3所示，一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)己烷∶十二烷基二甲基甜菜堿∶異丙醇∶四氫呋喃的質(zhì)量比為1∶6∶2.5∶1.5∶2的比例，先將水、環(huán)己烷、十二烷基二甲基甜菜堿和異丙醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶1.5的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌14分鐘，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液。
(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在基片上，在90℃溫度下干燥60分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜。其中基片為普通玻璃片。
(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在440℃下煅燒50分鐘，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜。
(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步九次，制得平均顆粒尺寸為26.98nm、厚度為147.5μm的納米氧化鈦介孔薄膜。
試驗(yàn)結(jié)果將實(shí)施例1和2制備出的納米氧化鈦介孔薄膜的表面，分別用熱場發(fā)射掃描電鏡測試其微觀形貌如圖4和圖5所示。由圖4和圖5可見，本發(fā)明制備出的納米氧化鈦介孔薄膜顆粒為完整球形、孔結(jié)構(gòu)均勻，重復(fù)制膜十層也不開裂、不剝落，薄膜質(zhì)量好。
權(quán)利要求
1.一種納米氧化鈦介孔薄膜的制備方法，其特征在于其具體的方法步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶油∶表面活性劑∶助表面活性劑∶分散劑的質(zhì)量比為1∶0.1～50∶0.1～30∶0.1～40∶0.1～30的比例，先將水、油、表面活性劑和表面活性助劑混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入分散劑攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶0.1～10的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌30秒～24小時，制備出的前驅(qū)液為發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠；(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在基片上，在0～300℃溫度下干燥1分鐘至24個小時，制得半透明的氧化鈦膠體膜；(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在200～800℃下煅燒1分鐘到24個小時，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜；(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步，直至制備出所需要厚度的納米氧化鈦介孔薄膜為止。
2.按照權(quán)利要求1所述的納米氧化鈦介孔薄膜的制備方法，其特征在于所述的油相為環(huán)烷烴，如環(huán)己烷或環(huán)戊烷或環(huán)庚烷或環(huán)辛烷；表面活性劑為磺酸鹽類或硫酸鹽類或羧酸鹽類或磷酸鹽類陰離子表面活性劑或季銨鹽類陽離子表面活性劑或烷基甜菜堿型或烷基酰胺甜菜堿型或烷基羧基磺酸甜菜堿型或咪唑啉型或羧酸型咪唑啉型或磺酸型咪唑啉型或β-氨基丙酸型或α-亞氨基型兩性離子表面活性劑或聚氧乙烯型或脂肪酸多元醇酯型非離子表面活性劑；助表面活性劑為碳原子數(shù)為2～16的醇類，如乙醇或正丙醇或異丙醇或正丁醇或異丁醇或正戊醇或異戊醇；分散劑為四氫呋喃或呋喃；所述的基片為普通玻璃片或?qū)щ姴Ａ蚬杵蚴⑵?br> 3.按照權(quán)利要求1所述的納米氧化鈦介孔薄膜的制備方法，其特征在于一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)己烷∶十六烷基三甲基溴化銨∶正丁醇∶四氫呋喃的質(zhì)量比為1∶4∶2∶2.5∶6的比例，先將水、環(huán)己烷、十六烷基三甲基溴化銨和正丁醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入四氫呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶1的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌5分鐘，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液；(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在普通玻璃基片上，在100℃溫度下干燥30分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜；(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在450℃下煅燒30分鐘，制得平均顆粒尺寸為29.03nm的半透明納米氧化鈦單層介孔薄膜。
4.按照權(quán)利要求1所述的納米氧化鈦介孔薄膜的制備方法，其特征在于一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)己烷∶十六烷基三甲基溴化銨∶正丁醇∶四氫呋喃的質(zhì)量比為1∶4∶2∶2.5∶6的比例，先將水、環(huán)己烷、十六烷基三甲基溴化銨和正丁醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入四氫呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶1的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌5分鐘，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液；(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在普通玻璃基片上，在100℃溫度下干燥30分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜；(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在450℃下煅燒30分鐘，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜；(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步九次，制得平均顆粒尺寸為29.03nm、厚度為140.3μm的納米氧化鈦介孔薄膜。
5.按照權(quán)利要求1所述的納米氧化鈦介孔薄膜的制備方法，其特征在于一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)己烷∶十六烷基三甲基溴化銨∶正丁醇∶四氫呋喃的質(zhì)量比為1∶50∶30∶40∶30的比例，先將水、環(huán)己烷、十六烷基三甲基溴化銨和正丁醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入四氫呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶0.8的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌10分鐘，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液；(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在普通玻璃基片上，在100℃溫度下干燥35分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜；(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在430℃下煅燒40分鐘，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜；(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步九次，制得平均顆粒尺寸為26.80nm、厚度為143.4μm的納米氧化鈦介孔薄膜。
6.按照權(quán)利要求1所述的納米氧化鈦介孔薄膜的制備方法，其特征在于一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)己烷∶十六烷基三甲基溴化銨∶正丁醇∶四氫呋喃的質(zhì)量比為1∶1∶0.1∶0.1∶0.1的比例，先將水、環(huán)己烷、十六烷基三甲基溴化銨和正丁醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入四氫呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶3.5的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌15分鐘，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液；(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在基導(dǎo)電玻璃片上，在130℃溫度下干燥30分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜；(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在480℃下煅燒25分鐘，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜；(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步九次，制得平均顆粒尺寸為27.33nm、厚度為141.8μm的納米氧化鈦介孔薄膜。
7.按照權(quán)利要求1所述的納米氧化鈦介孔薄膜的制備方法，其特征在于一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)戊烷∶十二烷基磺酸鈉∶正丙醇∶呋喃的質(zhì)量比為1∶5∶0.7∶2∶4的比例，先將水、環(huán)戊烷、十二烷基磺酸鈉和正丙醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶5的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌3小時，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液；(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在石英基片上，在150℃溫度下干燥40分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜；(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在500℃下煅燒20分鐘，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜；(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步九次，制得平均顆粒尺寸為28.24nm、厚度為145.1μm的納米氧化鈦介孔薄膜。
8.按照權(quán)利要求1所述的納米氧化鈦介孔薄膜的制備方法，其特征在于一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)庚烷∶TritonX-100∶正戊醇∶四氫呋喃的質(zhì)量比為1∶3∶0.9∶4∶6的比例，先將水、環(huán)庚烷、TritonX-100和正戊醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶3的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌50分鐘，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液；(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在硅基片上，在180℃溫度下干燥10分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜；(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在520℃下煅燒45分鐘，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜；(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步九次，制得平均顆粒尺寸為24.56nm、厚度為142.9μm的納米氧化鈦介孔薄膜。
9.按照權(quán)利要求1所述的納米氧化鈦介孔薄膜的制備方法，其特征在于一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，其具體步驟如下(1)制備前驅(qū)液按水∶環(huán)己烷∶十二烷基二甲基甜菜堿∶異丙醇∶四氫呋喃的質(zhì)量比為1∶6∶2.5∶1.5∶2的比例，先將水、環(huán)己烷、十二烷基二甲基甜菜堿和異丙醇混合攪拌均勻制得透明穩(wěn)定的微乳液后，再加入呋喃攪拌均勻，然后加入質(zhì)量比為1∶1.5的正鈦酸丁酯與二乙醇胺混合物，在室溫下攪拌14分鐘，制備出發(fā)藍(lán)色乳光的透明溶膠前驅(qū)液；(2)制備氧化鈦膠體膜將第(1)步制備出的前驅(qū)液直接刮涂在普通玻璃基片上，在90℃溫度下干燥60分鐘，制得半透明的氧化鈦膠體膜；(3)進(jìn)行煅燒將第(2)步制備出的膠體膜在440℃下煅燒50分鐘，制得半透明納米氧化鈦介孔薄膜；(4)重復(fù)制膜在第(3)步完成之后，再重復(fù)第(2)、(3)步九次，制得平均顆粒尺寸為26.98nm、厚度為147.5μm的納米氧化鈦介孔薄膜。
全文摘要
一種制備納米氧化鈦介孔薄膜的方法，屬于納米氧化鈦材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是在由水、油、表面活性劑、助表面活性劑構(gòu)成的微乳液中添加分散劑，將微乳液中作為微型反應(yīng)池的膠團(tuán)(或反膠團(tuán))先進(jìn)行分散，再讓反應(yīng)物在其中反應(yīng)，制得的納米顆粒為單個膠團(tuán)(或反膠團(tuán))完整球形而易堆積成介孔薄膜，再經(jīng)干燥、煅燒而成。因采用本發(fā)明制得的納米氧化鈦介孔薄膜具有顆粒為高度分散的納米粒子，且孔隙分布均勻、成膜性能好；可重復(fù)涂膜而不開裂、不剝落，厚度可達(dá)140μm以上；大大簡化了制備工藝，便于工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，故可廣泛應(yīng)用于需要巨大比表面積的染料敏化太陽能電池、二氧化鈦光催化材料、二氧化鈦氣敏傳感器等功能器件中。
文檔編號C01G23/00GK1915834SQ20061009510
公開日2007年2月21日 申請日期2006年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月7日
發(fā)明者錢覺時, 唐笑, 黃佳木, 王 華, 朱小紅 申請人:重慶大學(xué)