一种制备单层二氧化钛多孔阵列的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备单层二氧化钛多孔阵列的方法，该方法首先采用浮膜法在玻璃片上制备单层PS球膜，之后采用夹片法在单层PS球膜的间隙中制备TiO2，最后将有单层PS球膜的玻璃片高温煅烧，得到在玻璃片表面的单层TiO2多孔阵列。本发明专利技术所述的夹片法，即将有单层PS球膜的玻璃片扣在另一玻璃片上，用滴管取钛酸丁酯滴在两玻璃片的接缝处，使钛酸丁酯与水蒸气充分反应，生成TiO2后将两个玻璃片分开。本发明专利技术所述的方法采用自创的夹片法仅需两片玻璃片和一个滴管即可完成主要制备过程，制备工艺简单，设备要求低，成本低，使得该方法更容易推广到大规模的生产中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料领域，特别涉及。
技术介绍
在众多的半导体氧化物催化材料中，T^2半导体材料因其化学性质稳定、耐光腐蚀，加之无毒，成本低，一直受到世界各国科学家的竞相研究和产业界的广泛关注，成为化学化工、材料和环境科学等领域的研究热点。最近几年，关于将TiO2运用到自清洁玻璃的生产与研究引起了国内外的广泛关注。目前在产业界主流的制备自清洁玻璃的方法为通过磁控溅射法或提拉法等方法在玻璃表面涂上一层致密的TiA薄膜，但是这些方法制备出的TiA薄膜存在光催化效率低，制备成本偏高等缺陷。而相比较致密的TiO2薄膜而言，TiO2多孔阵列具有更高的光催化效率。聚苯乙烯胶体球(以下简称“PS球”)模板法是一种合成单层TiO2S孔阵列的主要方法。使用PS球模板法的关键步骤是通过浮膜法(Applied Materials and Interfaces, Vol 2， NO. 1,186-192，2010)在玻璃片上制备紧密排列的PS球单层膜，之后将TW2的溶胶(或者前驱体)均勻的渗入到致密排列的PS球单层膜中，目前完成这一关键步骤的主要方法有原子层沉积(Nano Lett. 2004，Vol. 4，No. 11，2223-2226)，射频溉射(Adv. Mater. 2008，20， 1059-1064)等。这些方法的缺点在于制备过程复杂，而且成本偏高，不利于大规模生产。综上所述，现有的制备单层TW2多孔阵列的方法因为其制备过程复杂且成本高等缺点，难以在自清洁玻璃等领域进行有效的推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉的制备单层二氧化钛多孔阵列的方法。本专利技术提供的制备单层T^2多孔阵列的方法，包括以下步骤(1)在玻璃片上制备单层聚苯乙烯胶体球膜；(2)在单层聚苯乙烯胶体球膜的间隙中制备TW2 ；(3)将步骤⑵处理后的有单层聚苯乙烯胶体球膜的玻璃片高温煅烧，得到在玻璃片表面的单层TiO2多孔阵列。进一步的，步骤( 包括以下子步骤(2. 1)将单层聚苯乙烯胶体球膜夹在两玻璃片之间；(2. 2)取钛酸丁酯滴在两玻璃片的接缝处，使聚苯乙烯胶体球膜的间隙中均勻渗入钛酸丁酯；(2. 3)使两玻璃片之间的钛酸丁酯与水蒸气充分反应，生成Ti02。进一步的，步骤(1)中通过采用浮膜法在玻璃片上制备单层聚苯乙烯胶体球膜。进一步的，步骤(3)中所述的单层T^2多孔阵列为锐钛矿相或金红石相。所述的高温煅烧是指在300°C _900°C下煅烧2-6小时。本专利技术具有以下有益效果1.本专利技术所述的方法采用自创的夹片法仅需两片玻璃片和一个滴管即可完成主要制备过程，制备工艺简单，设备要求低，成本低，使得该方法更容易推广到大规模的生产中。2.本专利技术所述的TW2多孔阵列增大了材料的比表面积，使TW2与有机污染物分子接触面积变大，从而加快了其光催化分解速率，采用本专利技术所述的方法制备的玻璃将比目前主流的致密薄膜式的玻璃具有更好的光降解有机污染物的功能。附图说明图1为10000倍放大条件下单层PS球膜的扫描电子显微镜图；图2为40000倍放大条件下单层TiO2多孔阵列的扫描电子显微镜图；图3为140000倍放大条件下单层TW2多孔阵列的扫描电子显微镜图。具体实施例方式本专利技术首先通过传统的浮膜法在玻璃片上制备紧密排列的单层PS球膜(所使用的PS球可以通过购买或自行制备两种途径获得)；然后采用简单的夹片法，将TiO2的前驱体钛酸丁酯均勻的渗入到PS球膜的间隙之中；待钛酸丁酯与水蒸气充分反应后，将玻璃片放入马弗炉中高温煅烧若干小时，以除掉PS球同时生成锐钛矿相或金红石相的单层TiO2 多孔阵列。以下结合具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明实施例1 1.采用浮膜法将粒径为500nm的PS球制成单层膜，排布在玻璃片上，如图1所示， 为制备后的PS球单层膜在10000倍放大条件下的扫描电子显微镜图。2.采用夹片法在单层PS球膜的间隙中制备Ti02。具体方法如下(1)将载有PS球单层膜的玻璃片倒扣在另一较大的玻璃片上，使PS球单层膜夹在两玻璃片中间。(2)用滴管取少量钛酸丁酯(即二氧化钛的前驱体)，滴在接缝处，在毛细作用下酞酸丁酯会缓慢的渗入两玻璃缝中。钛酸丁酯的滴入量只要能让PS球膜的间隙中完全渗入钛酸丁酯即可，一般情况下用滴管取一滴即可，有些稍大的玻璃片需要多滴几滴。(3)将渗入完毕的两玻璃片放置在空气中，使其与空气中的水蒸气充分反应，即指夹在玻璃片中的钛酸丁酯与水蒸气发生水解反应，生成Ti02。(4)待钛酸丁酯与空气中的水蒸气充分反应后，将两个玻璃片分开。3.把原本有PS膜的玻璃片放入马弗炉中，于300°C下高温煅烧他，升温速度;TC/ min,自然降温，生成锐钛矿相的单层1102多孔阵列，如图2、图3所示为制备生成的单层 TiO2多孔阵列放大后的扫描电子显微镜图。实施例2 1.采用浮膜法将粒径为SOOnm的PS球制成单层膜，排布在玻璃片上。2.采用夹片法在单层PS球膜的间隙中制备TiO2，具体方法同实例1。3.把原本有PS膜的玻璃片放入马弗炉中，于550°C下高温煅烧4h，升温速度;TC/ min,自然降温，生成锐钛矿相的单层TW2多孔阵列。实施例3 1.采用浮膜法将粒径为IOOOnm的PS球制成单层膜，排布在玻璃片上。2.采用夹片法在单层PS球膜的间隙中制备TiO2，具体方法同实例1。3.把原本有PS膜的玻璃片放入马弗炉中，于900°C下高温煅烧池，升温速度3°C/ min,自然降温，生成金红石相的单层TW2多孔阵列。本专利技术不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本专利技术公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本专利技术，因此，凡是采用本专利技术的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本专利技术保护的范围。权利要求1.一种制备单层TiA多孔阵列的方法，包括以下步骤(1)在玻璃片上制备单层聚苯乙烯胶体球膜；(2)在单层聚苯乙烯胶体球膜的间隙中制备TiA；(3)将步骤(2)处理后的有单层聚苯乙烯胶体球膜的玻璃片高温煅烧，得到在玻璃片表面的单层TiO2多孔阵列。2.根据权利要求1所述的制备单层TW2多孔阵列的方法，其特征在于，步骤(2)包括以下子步骤(2. 1)将单层聚苯乙烯胶体球膜夹在两玻璃片之间；(2. 2)取钛酸丁酯滴在两玻璃片的接缝处，使聚苯乙烯胶体球膜的间隙中均勻渗入钛酸丁酯；(2. 3)使两玻璃片之间的钛酸丁酯与水蒸气充分反应，生成Ti02。3.根据权利要求1或2所述的制备单层TW2多孔阵列的方法，其特征在于，步骤(1) 中通过采用浮膜法在玻璃片上制备单层聚苯乙烯胶体球膜。4.根据权利要求1或2所述的制备单层T^2多孔阵列的方法，其特征在于，步骤(3) 中所述的单层T^2多孔阵列为锐钛矿相或金红石相。5.根据权利要求1或2所述的制备单层T^2多孔阵列的方法，其特征在于，步骤(3) 中所述的高温煅烧是指在300°C -900°C下煅烧2-6小时。全文摘要本专利技术提供了，该方法首先采用浮膜法在玻璃片上制备单层PS球膜，之后采用夹片法在单层PS球膜的间隙中制备TiO2，最后将有单层PS球膜的玻璃片高温煅烧，得到在玻璃片表面的单层TiO2多孔阵列。本专利技术所述的夹片法，即将有单层PS球膜的玻璃片扣在另一玻璃片上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种制备单层ＴｉＯ２多孔阵列的方法，包括以下步骤：（１）在玻璃片上制备单层聚苯乙烯胶体球膜；（２）在单层聚苯乙烯胶体球膜的间隙中制备ＴｉＯ２；（３）将步骤（２）处理后的有单层聚苯乙烯胶体球膜的玻璃片高温煅烧，得到在玻璃片表面的单层ＴｉＯ２多孔阵列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈国震，董渊，晁军峰，陈娣，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83