:在步驟1得到的前驅體溶液中加入乙酰丙酮作為螯合劑、丙三醇作為增粘 劑，常溫磁力攪拌，得到透明均勻的溶膠；其中，鈦酸四丁酯與乙酰丙酮的摩爾比為1:2,丙 三醇的體積百分數為5% ;
[0035] 步驟3 :將步驟2得到的溶膠旋涂在清洗干凈的硅片上，旋涂轉速為2000轉/min， 然后在烘箱中200°C下干燥，使溶劑充分揮發；最后再置于退火爐中，在700°C下退火2h，得 到本發明所述金紅石二氧化鈦納米薄膜。
[0036] 實施例5
[0037] -種溶膠凝膠法制備金紅石二氧化鈦納米薄膜的方法，具體包括以下步驟：
[0038] 步驟1 :以鈦酸四丁酯（Ti(OBu)4)為溶質，單乙醇氨、乙二醇甲醚和丙酮的混合液 為溶劑，配制鈦酸四丁酯的濃度為〇. 6mol/L的前驅體溶液；其中，單乙醇氨、乙二醇甲醚和 丙酮的體積比為1 :1 :〇. 5 ;
[0039] 步驟2 :在步驟1得到的前驅體溶液中加入乙酰丙酮作為螯合劑、丙三醇作為增粘 劑，常溫磁力攪拌，得到透明均勻的溶膠；其中，鈦酸四丁酯與乙酰丙酮的摩爾比為1:2,丙 三醇的體積百分數為5% ;
[0040] 步驟3 :將步驟2得到的溶膠旋涂在清洗干凈的硅片上，旋涂轉速為2000轉/min， 然后在烘箱中200°C下干燥，使溶劑充分揮發；最后再置于退火爐中，在700°C下退火2h，得 到本發明所述金紅石二氧化鈦納米薄膜。
[0041] 實施例6
[0042] 一種溶膠凝膠法制備金紅石二氧化鈦納米薄膜的方法，具體包括以下步驟：
[0043] 步驟1 :以鈦酸四丁酯（Ti(OBu)4)為溶質，單乙醇氨、乙二醇甲醚和丙酮的混合液 為溶劑，配制鈦酸四丁酯的濃度為〇. 4mol/L的前驅體溶液；其中，單乙醇氨、乙二醇甲醚和 丙酮的體積比為1 :1 :〇. 5 ;
[0044] 步驟2 :在步驟1得到的前驅體溶液中加入乙酰丙酮作為螯合劑、丙三醇作為增粘 劑，常溫磁力攪拌，得到透明均勻的溶膠；其中，鈦酸四丁酯與乙酰丙酮的摩爾比為1:2,丙 三醇的體積百分數為5% ;
[0045] 步驟3 :將步驟2得到的溶膠旋涂在清洗干凈的硅片上，旋涂轉速為2000轉/min， 然后在烘箱中200°C下干燥，使溶劑充分揮發；最后再置于退火爐中，在725°C下退火2h，得 到本發明所述金紅石二氧化鈦納米薄膜。
[0046] 實施例7
[0047] -種溶膠凝膠法制備金紅石二氧化鈦納米薄膜的方法，具體包括以下步驟：
[0048] 步驟I:以鈦酸四丁酯（Ti(OBu)4)為溶質，單乙醇氨、乙二醇甲醚和丙酮的混合液 為溶劑，配制鈦酸四丁酯的濃度為〇. 4mol/L的前驅體溶液；其中，單乙醇氨、乙二醇甲醚和 丙酮的體積比為1 :1 :〇. 5 ;
[0049] 步驟2 :在步驟1得到的前驅體溶液中加入乙酰丙酮作為螯合劑、丙三醇作為增粘 劑，常溫磁力攪拌，得到透明均勻的溶膠；其中，鈦酸四丁酯與乙酰丙酮的摩爾比為1:2,丙 三醇的體積百分數為5% ;
[0050] 步驟3 :將步驟2得到的溶膠旋涂在清洗干凈的硅片上，旋涂轉速為2000轉/min， 然后在烘箱中200°C下干燥，使溶劑充分揮發；最后再置于退火爐中，在750°C下退火2h，得 到本發明所述金紅石二氧化鈦納米薄膜。
[0051] 表1為本發明實施例得到的溶膠的膠凝時間，由表1可知，本發明得到的溶膠的膠 凝時間均較長，符合制備薄膜的需求，且能降低溶膠凝膠法大規模制備薄膜的成本。
[0052] 表1為實施例得到的溶膠的膠凝時間
[0053]
[0054] 圖1為實例3得到的二氧化鈦納米薄膜的XRD圖譜，由圖1可知，得到的二氧化鈦 納米薄膜為金紅石單相結構，表明在高溫燒結后鈦酸四丁酯分解形成了金紅石結構的二氧 化鈦薄膜。
[0055] 圖2(a)和（b)為實施例3得到的金紅石相二氧化鈦納米薄膜的表面形貌圖，圖 2(c)和（d)為實施例4得到的金紅石相二氧化鈦納米薄膜的表面形貌圖；從圖中可以看到 TiO2顆粒非常均勻，晶粒尺寸為50納米左右，晶粒間隙也很容易看到，濃度的變化對晶粒尺 寸的影響并不大；圖2(e)和（f)為實施例5中得到的金紅石相氧化鈦納米薄膜的表面形貌 圖，可以看到明顯的裂紋，說明前驅體的濃度超過〇.6mol/L時已達到工藝上限。
[0056] 圖3 (a)、（b)、（c)分別為實施例3、實施例6、實施例7得到的金紅石二氧化鈦納米 薄膜的側面形貌圖，表明隨著燒結溫度從700增加750°C時，薄膜的厚度相應增加，這是由 于隨著溫度增加，晶粒生長的尺寸增大，從而使得薄膜厚度增大。
[0057] 綜上所述，本發明提供的二氧化鈦溶膠不但膠凝時間長（大于30天），而且所制備 出的二氧化鈦納米薄膜呈金紅石單相結構，表面納米顆粒分布均勻，還能通過控制后期燒 結溫度控制薄膜的形貌和厚度。
【主權項】
1. 一種溶膠凝膠法制備金紅石二氧化鈦納米薄膜的方法，具體包括以下步驟： 步驟1:以鈦酸四丁酯為溶質，單乙醇氨、乙二醇甲醚和丙酮的混合液為溶劑，配制鈦 酸四丁酯的濃度為0. 1~〇.6mol/L的前驅體溶液；其中，單乙醇氨、乙二醇甲醚和丙酮的體 積比為1 :1 :〇. 5 ; 步驟2 :在步驟1得到的前驅體溶液中加入乙酰丙酮、丙三醇，攪拌，得到透明均勻的溶 膠；其中，鈦酸四丁酯與乙酰丙酮的摩爾比為I: (1~3)，丙三醇的體積百分數為5% ; 步驟3 :將步驟2得到的溶膠旋涂在清洗干凈的硅片上，然后在烘箱中200~275°C下 干燥，使溶劑充分揮發；最后再置于退火爐中，在700~750°C下退火1~2h，得到本發明所 述金紅石二氧化鈦納米薄膜。2. 根據權利要求1所述的溶膠凝膠法制備金紅石二氧化鈦納米薄膜的方法，其特征在 于，步驟3所述旋涂時的轉速為2000~3000轉/min。
【專利摘要】一種溶膠凝膠法制備金紅石二氧化鈦納米薄膜的方法，屬于薄膜制備技術領域。首先以鈦酸四丁酯(Ti(OBu)4)為溶質，單乙醇氨、乙二醇甲醚和丙酮的混合液為溶劑，配制鈦酸四丁酯的濃度為0.1～1mol/L的前驅體溶液，其中，單乙醇氨、乙二醇甲醚和丙酮的體積比為1：1：0.5；然后加入乙酰丙酮作為螯合劑、丙三醇作為增粘劑，攪拌，得到透明均勻的溶膠；最后經過旋涂和高溫燒結，在硅片上得到金紅石二氧化鈦納米薄膜。本發明方法具有成本低廉、工藝簡單、重復性好、可大規模制造的優點。
【IPC分類】C04B41/50
【公開號】CN105175010
【申請號】
【發明人】廖宇龍, 王曉藝, 張懷武, 鐘智勇, 文天龍, 楊青慧
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月14日