超親水TiO2薄膜合成

1、超親水TiO2薄膜的合成匯報人：主要內(nèi)容超親水超親水TiO2薄膜簡介薄膜簡介超親水超親水TiO2薄膜合成方法薄膜合成方法超親水超親水TiO2薄膜原理薄膜原理超親水超親水TiO2薄膜的應用薄膜的應用超親水TiO2薄膜簡介TiO2超親水理論由來：自20世紀70年代以來，日本東京大學的藤島昭(Fujishima)、橋本和仁(Hashimoto)等人的研究發(fā)現(xiàn)，在微弱光下即在太陽光或在日光燈照射下，TiO2吸收近紫外光后，使玻璃表面的有機污物、微生物和細菌分解為CO2和H2O等簡單無機物藤島昭(Fujishima)等人在研究中還發(fā)現(xiàn)TiO2薄膜經(jīng)微弱光照射后，TiO2表面具有兩親性即超親水性和光催化活

2、性，如果遮斷光源，這種兩項特性在黑暗中仍能保持一段時間1997年Wang等人報道了TiO2薄膜在紫外光照射下具有超親水性的研究，TiO2薄膜的超親水特性受到世人矚目超親水TiO2薄膜簡介 納米自清潔功能：經(jīng)處理的表面具有超親水性能。該特性可以使水分完全均勻地在玻璃表面鋪展開來，并且完全浸潤表面，并通過水的重力將附著于表面上的污染帶走，而不會形成水珠，粘附灰塵，從而達到自清潔效果，并保持表面的長期清潔 光催化功能：在陽光或紫外光的照射下，自清潔納米薄膜材料對有機物會具有強烈的分解作用，而對無機物不會發(fā)生任何作用 防霧作用：水分無法在表面形成水珠，用于玻璃表面的防霧超親水自潔玻璃機理 超親水表面定

3、義 通過表面改性獲得跟水滴接觸角150稱為超疏水性表面接觸角5稱為超親水表面超親水TiO2薄膜簡介超親水表面的化學組成 超親水表面的形成大多數(shù)都是光催化物質(zhì)存在，光催化物質(zhì)包括銳鈦型（Anatase）二氧化鈦，金紅石（Rutile）二氧化鈦、氧化鋅、三氧化鎢、滿載金屬（金、鉑、銀、鈀）的二氧化鈦和改性聚丙烯腈（PAN）聚合物等。超親水TiO2薄膜合成方法 溶膠凝膠法 模板劑合成法 層狀自組裝方法 物理氣相沉積法 化學氣相沉積法 感應等離子體炬 化學合成法 共沉淀法超親水TiO2薄膜合成方法 溶膠凝膠法 將普通玻璃依次用丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗1520分鐘 二氧化鈦溶膠的制備。先將10.

4、013.0 m1的鈦酸丁酯（Ti(OC4H9)4）溶于350450.0ml的無水乙醇中，接著加入14.516.0 ml的二乙醇胺（NH(C2H4OH)2），室溫下在恒溫磁力攪拌器上劇烈攪拌23個小時，再加入體積比為H2O：C2H5OH1.01.1ml：10.011.0 ml的混合溶液，繼續(xù)攪拌約1020分鐘，獲得均勻、透明的淺黃色溶膠。最后將配置好的溶膠在室溫下陳化4872小時，得到了均勻穩(wěn)定的二氧化鈦溶膠玻璃清洗TiO2溶膠制備超親水TiO2薄膜合成方法 溶膠凝膠法 將已配置的二氧化鈦溶膠用旋涂儀旋涂在清洗過的玻璃基底上。旋涂速率為39004200rmp 將步驟3中制備的二氧化鈦/玻璃體系放

5、置干燥箱中，以溫度100的條件將其干燥2040分鐘 將步驟4中的樣品取出，放置在馬弗爐中。以升溫速率為23升溫至480550條件退火23小時 退火完成后，自然降溫至室溫，制得超親水二氧化鈦薄膜玻璃清洗TiO2溶膠制備旋涂TiO2溶膠干燥退火自然降溫超親水TiO2薄膜合成方法200300400400超親水TiO2薄膜合成方法 在溫度升高的過程中溶劑揮發(fā)，而留在表面上的TiO2開始結(jié)晶，但結(jié)晶程度會隨溫度的不同而變化，溫度較低時，由于能量較低，故結(jié)晶程度不是很徹底。所以形成的表面比較平坦 隨著溫度的升高，結(jié)晶的程度越來越好，而且有的已結(jié)晶的粒子開始團聚，形成更大的顆粒，在宏觀上看，表面會出現(xiàn)越來越

6、多的顆粒，從而形成顆粒狀表面 總體來看，在制備的過程中，溶膠中一些溶劑，退火過程中會發(fā)生揮發(fā)，溶劑揮發(fā)后，將會在薄膜表面形成孔結(jié)構(gòu)，而表面孔結(jié)構(gòu)對TiO2膜的潤濕特性有很大的影響超親水TiO2薄膜合成方法當退火溫度超過當退火溫度超過400后，表面的晶粒開始長大，平均粗糙度增大，其表面接觸角后，表面的晶粒開始長大，平均粗糙度增大，其表面接觸角會減小會減小以往以往TiO2薄膜只能在紫外光照條件下才能出現(xiàn)超親水特性，但經(jīng)過這樣退火處理薄膜只能在紫外光照條件下才能出現(xiàn)超親水特性，但經(jīng)過這樣退火處理的的TiO2薄膜在可見光條件下得到了超親水特性薄膜在可見光條件下得到了超親水特性超親水TiO2薄膜合成方法

7、 聚乙二醇模板法 把普通玻璃切割成1520 mm的小方塊，依次用蒸餾水、洗潔精、蒸餾水清洗，最后在乙醇溶液中超聲清洗30 min，最后用去離子水清洗并將普通玻璃烘干備用。 二氧化鈦溶膠的制備。在室溫下，將鈦酸丁酯、乙酰丙酮與2/3體積的所需無水乙醇混合并攪拌30min，使其充分混合，配成原液；將另1/3體積的所需無水乙醇、去離子水與濃硝酸充分混合，配成滴加液。將滴加液滴加到強烈攪拌下的原液中，并向混合溶液中一定量聚乙二醇2000，滴加完以后繼續(xù)攪拌2小時，然后室溫下密封避光陳化48小時，形成穩(wěn)定的二氧化鈦溶膠。玻璃清洗TiO2溶膠制備超親水TiO2薄膜合成方法 聚乙二醇模板合成法 將普通玻璃的

8、普通面朝上放入勻膠機的托盤上，調(diào)節(jié)一定的轉(zhuǎn)速，用滴管在普通玻璃中央“小槽”中滴入23滴TiO2溶膠 30 s后取出在室溫下晾約10 min，放入烘箱中以110干燥1h，重復數(shù)次。 馬弗爐中先以1/min的速率升溫到110保溫30min，再以5/min的速率升溫到450并保持30min 自然冷卻至室溫，貯存?zhèn)溆?。燒結(jié)后得到納米晶二氧化鈦薄膜，厚度可以由涂覆次數(shù)來調(diào)整。玻璃清洗TiO2溶膠制備勻膠機均勻制膜干燥退火自然降溫超親水TiO2薄膜合成方法超親水TiO2薄膜合成方法 防霧效果超親水TiO2薄膜作用原理在紫外光照射下TiO2納米顆粒表面生成電子空穴對電子與Ti4+反應，空穴則與表面橋氧離子反

9、應，分別生成Ti3+和氧空位空氣中的水解離，吸附在氧空位中，成為化學吸附水（表面羥基），化學吸附水可進一步吸附空氣中的水分，形成物理吸附層這樣在氧空位周圍形成了親水微區(qū)，而表面剩余區(qū)仍保持疏水性超親水TiO2薄膜作用原理TiO2表面的納米結(jié)構(gòu)特性反應進一步加強，在TiO2表面構(gòu)成了均勻分布的納米尺度的親水微區(qū)和疏水微區(qū)，類似于二維毛細管結(jié)構(gòu)。由于水溶液的液滴尺寸遠大于這些微區(qū)面積，所以宏觀上TiO2表面表現(xiàn)出親水特性超親水TiO2薄膜作用原理滴下的水被微區(qū)所吸附，從而浸潤表面。表面上的這層物理吸附水可阻止污染物與玻璃表面接觸，污物漂浮在此水面上，很容易被雨水沖洗掉，使表面能在較長時間內(nèi)保持清潔

10、和易于清洗。停止紫外光照后，化學吸附的經(jīng)基被空氣中的氧所取代，又回到疏水的狀態(tài)超親水TiO2薄膜的應用 自潔玻璃是指普通玻璃在經(jīng)過通過特殊的物理或化學方法處理后，使其表面產(chǎn)生獨特的物理特性，從而使玻璃不再通過傳統(tǒng)的人工擦洗方法而達到清潔效果的玻璃。在玻璃制備出超親水性薄膜。超親水自潔玻璃又分在玻璃制備出超親水性薄膜。超親水自潔玻璃又分為無機納米硅超親水自潔玻璃和納米二氧化鈦型為無機納米硅超親水自潔玻璃和納米二氧化鈦型超親水自潔玻璃超親水自潔玻璃超親水自潔玻璃超親水自潔玻璃超親水TiO2薄膜的應用 自潔傳統(tǒng)玻璃幕墻清潔方式傳統(tǒng)玻璃幕墻清潔方式建筑幕墻玻璃、建筑門窗玻璃、建筑裝飾玻璃建筑幕墻玻璃、建筑門窗玻璃、建筑裝飾玻璃超親水TiO2薄膜的應用 防霧浴室防霧玻璃、裝飾防霧玻璃、汽車玻璃內(nèi)表面防霧浴室防霧玻璃、裝飾防霧玻璃、汽車玻璃內(nèi)表面防霧超親水TiO2薄膜的應用節(jié)省清洗費用降低人工清洗使用的清洗劑帶來的對玻璃結(jié)構(gòu)的腐蝕和破壞 降低高空清洗作業(yè)帶來的安全風險 解決非立面建筑墻面，屋面的清洗難題銀的抑菌作用，使玻璃產(chǎn)品具有一定的抗菌、除臭、分解空氣中的有害氣體和表面有機物的自潔功能中國國家大