一种二氧化钛纳米团簇的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化钛纳米团簇的制备方法。它是在衬底上，利用分子束外延设备（ＭＢＥ）生长，在生长的金薄膜中同时生长二氧化钛纳米团簇。金材料不与氧发生化学反应但形成支持团簇的钝化支持膜，而钛原子与氧充分反应，在钛原子数量远少于不反应的金原子情况下，形成纳米团簇均匀随机分布在金钝化膜中。二氧化钛纳米团簇随机分布在金薄膜中，可以控制薄膜的厚度（即控制生长时间），来控制二氧化钛纳米团簇量的大小，可以控制ＭＢＥ束源炉钛的流量可以控制纳米团簇的尺寸。利用这种二氧化钛纳米团簇来实现诸如催化等的纳米效应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二氧化钛纳米团簇材料，特别是涉及一种二氧化钛纳米团簇的制备方法。
技术介绍
纳米材料的制备是重要的研究领域，现有二氧化钛纳米团簇的制备方法普遍存在步骤繁琐，难以控制二氧化钛纳米团簇尺寸的大小等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有二氧化钛纳米团簇制备方法存在的不足，提供一种步骤简单，能控制二氧化钛纳米团簇尺寸的大小，实现多种多样纳米特性的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术利用射频等离子体分子束外延设备(RF-MBE)制备二氧化钛纳米团簇。分子束外延设备(MBE)是高真空设备(真空度最高可以达到10-12mbar)。在衬底上生长钝化的惰性金属薄膜，并同时生长钛和氧，钛和氧反应生成二氧化钛。衬底为SrTiO3，MgO或LaAlO3。由于分子束外延设备的特点是可以在原子层级的精度内精确地控制外延薄膜的生长或制备，这样一来可以精确地控制惰性金属薄膜的厚度(从纳米到微米数量级)和二氧化钛纳米团簇的多少。生长和制备过程中可以在高能电子衍射仪(RHEED)监视屏上在位实时监测到。惰性金属薄膜优选金薄膜。MBE生长腔内在衬底上生长金膜，在450℃温度时金原子不与氧(由射频等离子体发生器产生)发生反应，-->氧仅选择容易氧化的钛原子，在有足够的弛豫时间，空间和充足氧的充分反应的情况下，钛原子与氧反应形成二氧化钛纳米团簇。二氧化钛纳米团簇制备时，金金属与钛金属的束源炉中出来的原子量比在10∶1左右，在450℃极慢速制备下钛与氧充分反应形成二氧化钛纳米团簇，并且均匀地随机分布在金膜(这里金膜可以做支持和钝化膜)中。控制束源炉温度可以控制衬底上原子数量比进而控制二氧化钛纳米团簇尺寸的大小和在膜中的浓度。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：利用本专利技术的方法制备二氧化钛纳米团簇，可以控制薄膜的厚度(即控制生长时间)，进而控制二氧化钛纳米团簇量的大小；可以控制MBE束源炉钛的流量从而控制纳米团簇的尺寸。制备方法简单，可实现多种多样纳米特性的制备，在金支持钝化膜中，纳米颗粒均匀分布在膜中。利用这种二氧化钛纳米团簇来实现诸如催化等的纳米效应。附图说明图1为二氧化钛纳米团簇结构示意图；图2为外延结构测量到的X光电子能谱(XPS)上的金钛和氧的价态。具体实施方式分子束外延设备(MBE)生长中，金和钛的束源炉的生长温度分别为1300和1100℃。在SrTiO3衬底上生长钝化的金属薄膜，在450℃时，金原子不与氧发生反应但形成支持团簇的钝化金属膜，而钛原子与氧充分反应，在钛原子数量远少于不反应的金原子情况下，形成纳米团簇均匀随机分布在金钝化膜中。控制生长时间即可控制薄膜的-->厚度，即可控制二氧化钛纳米团簇量的大小；可以控制MBE束源炉钛的流量从而控制纳米团簇的尺寸。所得二氧化钛纳米团簇的截面如图1，SrTiO3衬底上有金膜，二氧化钛纳米团簇均匀分布在外延的金膜中。金不与氧发生反应，钛与氧反应形成二氧化钛纳米材料，图2所示X光电子能谱(XPS)上的价态可反映出来，金膜没有被氧化的价态，而钛和氧有离子价态形成二氧化钛材料，氧和钛会形成二氧化钛纳米团簇结构。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化钛纳米团簇的制备方法，其特征是利用ＭＢＥ设备制备二氧化钛纳米团簇。

【技术特征摘要】
1、一种二氧化钛纳米团簇的制备方法，其特征是利用MBE设备制备二氧化钛纳米团簇。2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是在衬底上生长钝化的惰性金属薄膜，并同时生长钛和氧化学反应的二氧化钛。3、根据权利要求2所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树玮，夏延秋，吴曙翔，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]