超亲水TiO2薄膜合成

1、超亲水TiO2薄膜的合成汇报人：主要内容超亲水超亲水TiO2薄膜简介薄膜简介超亲水超亲水TiO2薄膜合成方法薄膜合成方法超亲水超亲水TiO2薄膜原理薄膜原理超亲水超亲水TiO2薄膜的应用薄膜的应用超亲水TiO2薄膜简介TiO2超亲水理论由来：自20世纪70年代以来，日本东京大学的藤岛昭(Fujishima)、桥本和仁(Hashimoto)等人的研究发现，在微弱光下即在太阳光或在日光灯照射下，TiO2吸收近紫外光后，使玻璃表面的有机污物、微生物和细菌分解为CO2和H2O等简单无机物藤岛昭(Fujishima)等人在研究中还发现TiO2薄膜经微弱光照射后，TiO2表面具有两亲性即超亲水性和光催化活

2、性，如果遮断光源，这种两项特性在黑暗中仍能保持一段时间1997年Wang等人报道了TiO2薄膜在紫外光照射下具有超亲水性的研究，TiO2薄膜的超亲水特性受到世人瞩目超亲水TiO2薄膜简介 纳米自清洁功能：经处理的表面具有超亲水性能。该特性可以使水分完全均匀地在玻璃表面铺展开来，并且完全浸润表面，并通过水的重力将附着于表面上的污染带走，而不会形成水珠，粘附灰尘，从而达到自清洁效果，并保持表面的长期清洁 光催化功能：在阳光或紫外光的照射下，自清洁纳米薄膜材料对有机物会具有强烈的分解作用，而对无机物不会发生任何作用 防雾作用：水分无法在表面形成水珠，用于玻璃表面的防雾超亲水自洁玻璃机理 超亲水表面定

3、义 通过表面改性获得跟水滴接触角150称为超疏水性表面接触角5称为超亲水表面超亲水TiO2薄膜简介超亲水表面的化学组成 超亲水表面的形成大多数都是光催化物质存在，光催化物质包括锐钛型（Anatase）二氧化钛，金红石（Rutile）二氧化钛、氧化锌、三氧化钨、满载金属（金、铂、银、钯）的二氧化钛和改性聚丙烯腈（PAN）聚合物等。超亲水TiO2薄膜合成方法 溶胶凝胶法 模板剂合成法 层状自组装方法 物理气相沉积法 化学气相沉积法 感应等离子体炬 化学合成法 共沉淀法超亲水TiO2薄膜合成方法 溶胶凝胶法 将普通玻璃依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗1520分钟 二氧化钛溶胶的制备。先将10.

4、013.0 m1的钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）溶于350450.0ml的无水乙醇中，接着加入14.516.0 ml的二乙醇胺（NH(C2H4OH)2），室温下在恒温磁力搅拌器上剧烈搅拌23个小时，再加入体积比为H2O：C2H5OH1.01.1ml：10.011.0 ml的混合溶液，继续搅拌约1020分钟，获得均匀、透明的浅黄色溶胶。最后将配置好的溶胶在室温下陈化4872小时，得到了均匀稳定的二氧化钛溶胶玻璃清洗TiO2溶胶制备超亲水TiO2薄膜合成方法 溶胶凝胶法 将已配置的二氧化钛溶胶用旋涂仪旋涂在清洗过的玻璃基底上。旋涂速率为39004200rmp 将步骤3中制备的二氧化钛/玻璃体系放

5、置干燥箱中，以温度100的条件将其干燥2040分钟 将步骤4中的样品取出，放置在马弗炉中。以升温速率为23升温至480550条件退火23小时 退火完成后，自然降温至室温，制得超亲水二氧化钛薄膜玻璃清洗TiO2溶胶制备旋涂TiO2溶胶干燥退火自然降温超亲水TiO2薄膜合成方法200300400400超亲水TiO2薄膜合成方法 在温度升高的过程中溶剂挥发，而留在表面上的TiO2开始结晶，但结晶程度会随温度的不同而变化，温度较低时，由于能量较低，故结晶程度不是很彻底。所以形成的表面比较平坦 随着温度的升高，结晶的程度越来越好，而且有的已结晶的粒子开始团聚，形成更大的颗粒，在宏观上看，表面会出现越来越

6、多的颗粒，从而形成颗粒状表面 总体来看，在制备的过程中，溶胶中一些溶剂，退火过程中会发生挥发，溶剂挥发后，将会在薄膜表面形成孔结构，而表面孔结构对TiO2膜的润湿特性有很大的影响超亲水TiO2薄膜合成方法当退火温度超过当退火温度超过400后，表面的晶粒开始长大，平均粗糙度增大，其表面接触角后，表面的晶粒开始长大，平均粗糙度增大，其表面接触角会减小会减小以往以往TiO2薄膜只能在紫外光照条件下才能出现超亲水特性，但经过这样退火处理薄膜只能在紫外光照条件下才能出现超亲水特性，但经过这样退火处理的的TiO2薄膜在可见光条件下得到了超亲水特性薄膜在可见光条件下得到了超亲水特性超亲水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的小方块，依次用蒸馏水、洗洁精、蒸馏水清洗，最后在乙醇溶液中超声清洗30 min，最后用去离子水清洗并将普通玻璃烘干备用。 二氧化钛溶胶的制备。在室温下，将钛酸丁酯、乙酰丙酮与2/3体积的所需无水乙醇混合并搅拌30min，使其充分混合，配成原液；将另1/3体积的所需无水乙醇、去离子水与浓硝酸充分混合，配成滴加液。将滴加液滴加到强烈搅拌下的原液中，并向混合溶液中一定量聚乙二醇2000，滴加完以后继续搅拌2小时，然后室温下密封避光陈化48小时，形成稳定的二氧化钛溶胶。玻璃清洗TiO2溶胶制备超亲水TiO2薄膜合成方法 聚乙二醇模板合成法 将普通玻璃的

8、普通面朝上放入匀胶机的托盘上，调节一定的转速，用滴管在普通玻璃中央“小槽”中滴入23滴TiO2溶胶 30 s后取出在室温下晾约10 min，放入烘箱中以110干燥1h，重复数次。 马弗炉中先以1/min的速率升温到110保温30min，再以5/min的速率升温到450并保持30min 自然冷却至室温，贮存备用。烧结后得到纳米晶二氧化钛薄膜，厚度可以由涂覆次数来调整。玻璃清洗TiO2溶胶制备匀胶机均匀制膜干燥退火自然降温超亲水TiO2薄膜合成方法超亲水TiO2薄膜合成方法 防雾效果超亲水TiO2薄膜作用原理在紫外光照射下TiO2纳米颗粒表面生成电子空穴对电子与Ti4+反应，空穴则与表面桥氧离子反

9、应，分别生成Ti3+和氧空位空气中的水解离，吸附在氧空位中，成为化学吸附水（表面羟基），化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层这样在氧空位周围形成了亲水微区，而表面剩余区仍保持疏水性超亲水TiO2薄膜作用原理TiO2表面的纳米结构特性反应进一步加强，在TiO2表面构成了均匀分布的纳米尺度的亲水微区和疏水微区，类似于二维毛细管结构。由于水溶液的液滴尺寸远大于这些微区面积，所以宏观上TiO2表面表现出亲水特性超亲水TiO2薄膜作用原理滴下的水被微区所吸附，从而浸润表面。表面上的这层物理吸附水可阻止污染物与玻璃表面接触，污物漂浮在此水面上，很容易被雨水冲洗掉，使表面能在较长时间内保持清洁

10、和易于清洗。停止紫外光照后，化学吸附的经基被空气中的氧所取代，又回到疏水的状态超亲水TiO2薄膜的应用 自洁玻璃是指普通玻璃在经过通过特殊的物理或化学方法处理后，使其表面产生独特的物理特性，从而使玻璃不再通过传统的人工擦洗方法而达到清洁效果的玻璃。在玻璃制备出超亲水性薄膜。超亲水自洁玻璃又分在玻璃制备出超亲水性薄膜。超亲水自洁玻璃又分为无机纳米硅超亲水自洁玻璃和纳米二氧化钛型为无机纳米硅超亲水自洁玻璃和纳米二氧化钛型超亲水自洁玻璃超亲水自洁玻璃超亲水自洁玻璃超亲水自洁玻璃超亲水TiO2薄膜的应用 自洁传统玻璃幕墙清洁方式传统玻璃幕墙清洁方式建筑幕墙玻璃、建筑门窗玻璃、建筑装饰玻璃建筑幕墙玻璃、建筑门窗玻璃、建筑装饰玻璃超亲水TiO2薄膜的应用 防雾浴室防雾玻璃、装饰防雾玻璃、汽车玻璃内表面防雾浴室防雾玻璃、装饰防雾玻璃、汽车玻璃内表面防雾超亲水TiO2薄膜的应用节省清洗费用降低人工清洗使用的清洗剂带来的对玻璃结构的腐蚀和破坏 降低高空清洗作业带来的安全风险 解决非立面建筑墙面，屋面的清洗难题银的抑菌作用，使玻璃产品具有一定的抗菌、除臭、分解空气中的有害气体和表面有机物的自洁功能中国国家大