本发明专利技术涉及一种由ＴｉＯ↓［２］纳米晶水溶胶制备ＴｉＯ↓［２］多孔薄膜的方法，属无机金属氧化物多孔薄膜制备工艺技术领域。本发明专利技术方法的制备步骤主要为：（１）ＴｉＯ↓［２］纳米晶水溶胶的制备：以钛盐为原料，加氨水络合，经抽滤、洗涤后重溶解在不同的溶剂中，滴加Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］解胶，获得不同的晶化结果；随后将溶胶转移至高压反应釜中，于１００～２００℃下晶化８～１５小时，然后再进行抽滤，再超声重分散于水中，最终制得ＴｉＯ↓［２］纳米晶水溶胶；（２）ＴｉＯ↓［２］多孔薄膜的制备：在低温条件下，直接将上述水溶胶涂覆于基体上制得多孔薄膜。本发明专利技术制备的ＴｉＯ↓［２］水溶胶其晶化程度高、分散性好、溶胶形貌可控；且多孔薄膜表面平整、均匀、附着力好；它可用于光催化、光电探测器及及太阳能电池等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种由Ti02纳米晶水溶胶制备Ti02多孔薄膜的方法，属无机金属氧化物多孔 薄膜制备工艺
技术介绍
Ti02以其独特的优异性能在电子传感、太阳能电池以及环境催化等领域显示了广阔的应 用前景。与Ti02粉体相比，多孔Ti02薄膜因其具有较高的比表面积和高孔隙率，能够有效地 吸附被分解物，增大Ti02与被分解物的接触，从而提高光催化分解的效率；而且染料敏化的 多孔Ti02薄膜有利于大量染料分子的吸附，提高电池的光能吸收效率，同时有利于电子在薄 膜内的传输进而提高电池的光电转化效率。因而，Ti02多孔薄膜在环境和能源领域的应用引 起了人们的高度关注。传统的Ti02多孔薄膜的制备方法是加入有机物作模板剂，再经高温焙 烧去除模板，同时使无定型Ti02进一步晶化,进而获得具有一定晶型的Ti02多孔薄膜(Journal of the American Ceramic Society, 80(1997), 3157~3171)。中国专利CN1444292A也公开 了一种新型纳米多孔薄膜及其制备方法，他采用加入表面活性剂作为模板剂，经烧结制备而 得。然而，传统的制备方法只局限于耐高温的基底材料，对一些耐热性较差的基材受到了限 制，尤其是柔性导电材料的应用，而柔性导电材料因其重量轻、不易碎、可弯曲等特点易于 染料的敏化Ti02纳晶多孔薄膜电极的巻轴工业化连续生产，已成为太阳能电池工业应用的必 然趋势。如中国专利CN1905215A公开了一种电泳沉积法低温制备Ti02纳晶多孔薄膜电极的方 法，以有机钛源的醇溶液与Ti02颗粒混合，通过电泳沉积，在低温下制备了 Ti02纳晶多孔薄 膜，采用钛醇盐为前驱体需要严格控制反应条件，因为钛醇盐在空气中易水解，且钛醇盐的 成本也限制了这种方法的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有Ti02多孔薄膜制备工艺上存在的不足，提供了一种由Ti02纳 米晶水溶胶低温制备Ti02多孔薄膜的方法。本专利技术一种由Ti02纳米晶水溶胶制备Ti02多孔薄膜的方法，其特征在于具有以下的过程 和步骤a.Ti02纳米晶水溶胶的制备以钛盐为原料，将其溶于水，配成一定浓度的水溶液；在 搅拌下滴加氨水络合，并调节pH值至7.5 8.0;得白色沉淀，并静止陈化8小时后，进行 抽滤、洗涤；然后将所得沉淀物滤饼重新溶解在一定的不同溶剂中，不同的溶剂可得到不同 的晶化结果；随后，超声分散0.5 1.0小时；然后在冰浴和不断搅拌下滴加HA解胶，并在37S 10(TC下回流加热4 6小时得到过氧钛系溶胶，将所得过氧钛系溶胶转移至高压反应釜 中，于100 200。C下晶化8 15小时，然后再进行抽滤，将抽滤物再超声重分散于水中，最终制得Ti02纳米晶水溶胶；b.Ti02多孔薄膜的制备在低温20 8(TC下，将上述一种或两种特定形貌的Ti02溶胶以 简单或交错连接造孔方式，直接在基体上制成多孔薄膜；涂抹方式为旋涂法或喷涂法的任一 种；所述的材料为玻璃、陶瓷、柔性材料中的任一种。所述的钛盐为硫酸钛，硫酸氧钛，偏钛酸中的任一种；所述的钛盐水溶液的浓度为0. l 0. 4 M/L。所述的沉淀物滤饼重新溶解所用的不同溶剂为水、或醇类两者的任一种，或者水与醇按 一定体积比的混合液；所述的醇类为乙醇、丙醇、或丁醇；水与醇混合液的体积比为3:1 5:1。所述的两种特定形貌的溶胶，其两者的配比为1:1 1:0.5。所述的所用的基体材料为掺铟氧化锡导电玻璃(ITO)、掺氟氧化锡导电玻璃(FTO)、 或聚对苯二甲酸乙二酯/掺铟氧化锡(PET/ITO)柔性导电材料中的任一种。本专利技术方法的特点是通过溶剂的不同选择和调节混合溶剂的配比、以及晶化温度和晶 化时间的掌握，可实现Ti02纳米晶形貌的可控，也即实现溶胶形貌的可控。本专利技术方法中所制得的Ti02晶粒的粒径为2 200咖；形貌为球形、立方形、短棒形、 或纺锤形。本专利技术方法中所制得的Ti02水溶胶中的Ti02含量为0. 5 5. Owt%。 本专利技术方法中所制得的多孔薄膜，其膜厚在200 nm 20 Rn,孔隙率为0. 4 0. 6、比表面积为50 120 m7g。本专利技术方法可调节不同特定形貌溶胶的交错连接实现孔隙率大小、比表面积大小可控。本专利技术方法的优点如下所述(1) 本专利技术方法制备的Ti02溶胶呈淡蓝色、为锐钛矿相型、晶化程度高，分散性好。(2) 本专利技术方法制备的Ti02溶胶显中性，溶胶pH值为6.5 7.5，在具体作喷涂应用时不 会对基体造成腐蚀破坏。(3) 本专利技术方法制备的Ti02溶胶，加入H202解胶时在低温下进行了充分反应，溶剂热反应 完毕后过滤，重新分散在水中，所以，所得溶胶中不含有机物，有利于环保。(4) 本专利技术方法制备的Ti02溶胶，可通过上述一种或两种以上特定形貌的溶胶交错连接造 孔,在基底上成膜，无需高温煅烧。(5) 本专利技术通过特定形貌溶胶的交错连接造孔，避免了有机模板的加入，无需高温煅烧， 直接在低温下制备成膜，特别适合于柔性基体上制膜，大大拓展了Ti02多孔薄膜在光催化、 光致变色、化学敏感器件和太阳能电池等领域的应用。(6) 本专利技术工艺方法中，操作简单、反应条件温和、设备成本低。 附图说明图1为本专利技术实施例1中的Ti02多孔薄膜的扫描电子显微镜(SEM)照片图。 具体实施例方式现将本专利技术具体实施例叙述于后。实施例l:将硫酸钛固体溶解于水配成0.2 M的溶液，搅拌下滴加3 M氨水并调pH值为 7.5 8.0，得白色沉淀，静止陈化20 h后抽滤洗涤至滤液电导率小于100 p s/cm，再将所 得滤饼溶解在水中，超声0. 5 h ,然后在冰浴搅拌下滴加H202，滴加完毕后缓慢升温至100°C， 并在100°C下回流4 h，反应完毕后将Ti(V溶胶转移至内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中， 密闭，置于烘箱中，在12(TC加热15h得Ti02溶胶。室温下，用旋涂法将制得的Ti02溶胶涂 覆在清洗干净的掺铟氧化锡(ITO)导电玻璃上，反复重复几次，在室温下晾干即可得到Ti02 多孔薄膜。实施例2:将硫酸钛固体溶解于水配成0.2 M的溶液，搅拌下滴加3 M氨水并调pH值为 7.5 8.0，得白色沉淀，静止陈化10 h后抽滤洗涤至滤液电导率小于100 ys/cm，再将所 得滤饼溶解在无水乙醇中，超声1 h ,然后在冰浴搅拌下滴加H202，滴加完毕后缓慢升温至 78°C，并于78°C下回流6 h，反应完毕后将Ti02溶胶转移至内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压反 应釜中，密闭，置于烘箱中，在120。C加热15h，反应完后抽滤、超声重分散在水中，于8(TC 下，用喷涂法将制得的Ti02水溶胶涂覆在清洗干净的柔性导电基底聚对苯二甲酸乙二酯/掺铟 氧化锡(PET/ITO)上，在室温下晾干即可得到Ti02多孔薄膜。实施例3:将硫酸钛固体溶解于水配成0. 1 M的溶液，搅拌下滴加3 M氨水并调pH值为 7.5 8.0，得白色沉淀，静止陈化18 h后抽滤洗涤至滤液电导率小于100 ns/cm，再将所 得滤饼溶解在水与乙醇体积比1:1的混合溶剂中，超声1 h ，然后在冰浴搅拌下滴加H202, 滴加完毕后缓慢升温至90'C，并于90'C下回流5h，反应完毕后将Ti02溶胶转本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种由ＴｉＯ↓［２］纳米晶水溶胶制备ＴｉＯ↓［２］多孔薄膜的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤： ａ．ＴｉＯ↓［２］纳米晶水溶胶的制备：以钛盐为原料，将其溶于水，配制成一定浓度的水溶液；在搅拌下滴加氨水络合，并调节ｐＨ值至７．５～８ ．０；得白色沉淀，并静止陈化８小时后，进行抽滤、洗涤；然后将所得沉淀物滤饼重新溶解在一定的不同溶剂中，不同的溶剂可得到不同的晶华化结果；随后超声分散０．５～１．０小时；然后在冰浴和不断搅拌下滴加Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］解胶，并在７８～１００℃下回流加热４～６小时得到过氧钛系溶胶，将所得过氧钛系溶胶转移至高压反应釜中，于１００～２００℃下晶化８～１５小时，然后再进行抽滤，将抽滤物再超声重分散于水中，最终制得ＴｉＯ↓［２］纳米晶水溶胶； ｂ．ＴｉＯ↓［２］多孔薄膜的制备：在低温 ２０～８０℃下，将上述一种或两种特定形貌的ＴｉＯ↓［２］溶胶以简单或交错连接造孔方式，直接在基体上制成多孔薄膜；涂抹方式为旋涂法或喷涂法的任一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：施利毅，袁帅，廖建华，方建慧，赵尹，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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