一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法，包括下述步驟：將能完全分解成氣態(tài)物質(zhì)NH3和（或）CO、CO2的試劑和二氧化鈦納米顆粒或者二氧化鈦溶膠均勻分散在水或乙醇中，制得分散體系；將所制備的分散體系經(jīng)旋涂、提拉、刮涂或者壓片等方法，制成二氧化鈦薄片，并在一定的溫度下干燥；將干燥后的二氧化鈦薄片在一定真空度中進(jìn)行控制升溫速率的熱處理，制得一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜。本發(fā)明通過(guò)控制試劑的量、熱處理時(shí)的真空度、升溫速率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化鈦多孔薄膜的孔洞的有序性、孔徑的有效控制以及非金屬元素（N、C）的有效摻雜。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種二氧化鈦多孔薄膜制備方法，特別是一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于具有更好的光能俘獲能力及更好的光生載流子產(chǎn)生、分離與傳遞能力，孔洞有序二氧化鈦多孔薄膜材料可以廣泛地應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能光解制氫、傳感器及光催化降解有機(jī)污染物等領(lǐng)域。研究表明，二氧化鈦多孔薄膜材料的孔洞有序度越高，其太陽(yáng)光俘獲性能及光生載流子轉(zhuǎn)移及傳遞性能越好。然而，由于二氧化鈦的能帶隙較寬(二氧化鈦有兩種晶型:金紅石和銳鈦礦，前者的能帶隙為3.0 eV,后者為3.2 eV)，僅僅能利用紫外光。因此，通過(guò)陰離子或者陽(yáng)離子摻雜、染料敏化、與窄帶半導(dǎo)體結(jié)合等手段來(lái)降低其能帶隙，是拓展其光吸收性的必要途徑。
[0003]目前，孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜材料是通過(guò)陽(yáng)極氧化法或者模板法制備的。陽(yáng)極氧化法能夠獲得孔洞結(jié)構(gòu)可控的二氧化鈦納米管陣列薄膜，但是由于儀器設(shè)備的限制，這一方法只能制備小面積的孔洞有序二氧化鈦多孔薄膜材料。模板法也能夠制備孔洞有序的二氧化鈦納米管陣列薄膜，但是所制備的有序二氧化鈦納米管陣列膜受模板的限制。因此，以上述兩種制備方法都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大面積制備的實(shí)際需求。
[0004]基于陽(yáng)極氧化法和模板法的不足，有人以各種方法實(shí)現(xiàn)了大面積二氧化鈦多孔薄膜的制備。然而所制備的二氧化鈦多孔薄膜中的孔洞都是無(wú)序的，這一特點(diǎn)將導(dǎo)致載流子傳遞過(guò)程中更強(qiáng)的散射行為，嚴(yán)重制約其性能的發(fā)揮。而至今為止，各種方法都未考慮過(guò)對(duì)孔洞的有序性進(jìn)行調(diào)控。
[0005]此外，對(duì)孔洞有序的`二氧化鈦多孔薄膜材料的非金屬元素?fù)诫s改性通常是將制備好的孔洞有序二氧化鈦多孔薄膜材料進(jìn)一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。這樣的分步處理，不僅導(dǎo)致制備成本的增加，也會(huì)導(dǎo)致高度有序二氧化鈦多孔薄膜材料的性能下降。因此，需要開(kāi)發(fā)出一項(xiàng)孔洞有序二氧化鈦多孔薄膜制備技術(shù)并且在制備過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)非金屬元素?fù)诫s，既而能夠很好的解決上述問(wèn)題。
[0006]目前公開(kāi)的專(zhuān)利文獻(xiàn)中，中國(guó)專(zhuān)利ZL201010203358.6公開(kāi)了一種具有可見(jiàn)光活性的碳氮改性納米二氧化鈦薄膜的制備方法，該制備方法的步驟為:(I)金屬鈦表面的刻蝕清洗；(2)采用過(guò)氧化氫溶液氧化金屬鈦表面形成過(guò)氧鈦酸納米花狀薄膜；(3)采用水熱法形成二氧化鈦納米薄膜；(4)在尿素分解的氣氛中焙燒形成改性二氧化鈦納米線薄膜。該方法通過(guò)對(duì)使尿素在加熱過(guò)程中分解出的氣體實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化鈦薄膜的碳氮改性。但是，該法沒(méi)有考慮薄膜中形成孔洞的問(wèn)題，更未考慮對(duì)孔洞的有序性進(jìn)行調(diào)控。
[0007]中國(guó)專(zhuān)利ZL200710074630.3公開(kāi)了一種二氧化鈦薄膜及其制備方法，該技術(shù)是將二氧化鈦、分散劑、造孔劑、部分水和硝酸混合后慢慢研磨開(kāi)，再將剩余的水緩慢加入，再研磨40-60分鐘后，添加乳化劑繼續(xù)研磨，得二氧化鈦漿料；用刮刀法制膜于導(dǎo)電玻璃上，室溫下干燥12-48小時(shí)；將干燥好的薄膜放于馬福爐中進(jìn)行燒結(jié)，制得二氧化鈦薄膜。該方法的不足在于:(I)未考慮摻雜改性；(2)制備出來(lái)的二氧化鈦薄膜的孔洞有序性低。 [0008]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)200810198716.1公開(kāi)了一種納米二氧化鈦薄膜光催化劑的制備方法，該法是將鈦酸正丁酯的醋酸溶液和非離子型模板劑的乙醇溶液混合攪拌制成鈦溶膠，經(jīng)浸潰提拉、干燥、高溫煅燒，即得到納米二氧化鈦薄膜光催化劑。該方法的不足是:(I)未考慮摻雜改性；(2)未考慮孔洞的構(gòu)建，即便制備出來(lái)的二氧化鈦薄膜是多孔的，其孔洞有序性也非常低。
[0009]中國(guó)專(zhuān)利ZL200910260875.4公開(kāi)了一種具有大孔結(jié)構(gòu)的二氧化鈦薄膜及其制備方法，該方法包括下列步驟:(I)向5—10重量％的二氧化鈦中加入0.15—10.5重量％的大孔形成劑、1—2重量％的分散劑、15—40重量％的溶劑和50—75重量％的造孔劑，得到100重量％的混合物，將所述混合物研磨1-2小時(shí)，得到二氧化鈦漿料；(2)將所述二氧化鈦漿料通過(guò)刮涂法涂覆在導(dǎo)電玻璃上，并且在120--130°C干燥5-10分鐘；(3)將所述涂覆有二氧化鈦漿料的導(dǎo)電玻璃在400—500°C燒結(jié)0.5—2小時(shí)。另一項(xiàng)中國(guó)專(zhuān)利ZL201010116694.7公開(kāi)了一種用于制備染料敏化太陽(yáng)能電池用二氧化鈦薄膜的方法，所述方法包括下列步驟:⑴將1—10重量％的二氧化鈦粒徑為5 — 10nm、濃度為10 — 100mg/ml的二氧化鈦溶膠與5—15重量％的粒徑為20—40nm的二氧化鈦粉末均勻研磨，加入80—90重量％的造孔劑，將得到的100重量％的混合物研磨0.5-2小時(shí)；(2)將所述二氧化鈦漿料涂覆在導(dǎo)電玻璃上，并且在100—130°C干燥5—15分鐘；(3)將所述涂覆有二氧化鈦漿料的導(dǎo)電玻璃在450—500°C燒結(jié)0.5—2小時(shí)。但是，該兩種方法沒(méi)有考慮非金屬離子摻雜的問(wèn)題，也未考慮孔洞的有序性。
[0010]中國(guó)專(zhuān)利ZL02119304.5公開(kāi)了一種具有高殺菌光活性介孔二氧化鈦薄膜的制備方法，該方法采用絡(luò)合溶膠一凝膠法，為了形成介孔二氧化鈦薄膜，在溶膠制備過(guò)程中加入了孔形成劑(或模板劑)，所用孔形成劑是一種兩親性三嵌段共聚高分子化合物，通過(guò)調(diào)整該共聚物的平均分子量和加入量，來(lái)調(diào)整薄膜內(nèi)孔徑大小和分布。但是，該方法也未考慮對(duì)多孔薄膜的摻雜改性問(wèn)題，也未考慮對(duì)多孔薄膜中孔洞的有序性進(jìn)行調(diào)控。
[0011]中國(guó)專(zhuān)利ZL200810053516.7公開(kāi)了一種大孔一介孔納米晶二氧化鈦薄膜的制備方法，該方法步驟為:(I)制備介孔前驅(qū)體溶膠；(2)合成聚苯乙烯微球乳液及組裝聚苯乙烯微球膠晶模板；(3)浸潰一提拉法制備大孔一介孔結(jié)構(gòu)納米晶二氧化鈦薄膜。本發(fā)明提供了一種通過(guò)溶膠一凝膠方法、采用嵌段聚合物和聚苯乙烯(PS)膠晶陣列雙模板制備的、有序大孔和介孔結(jié)合的雙孔結(jié)構(gòu)的高比表面積、結(jié)構(gòu)有序、均勻、透光性好并且孔壁為銳鈦礦相的納米晶體結(jié)構(gòu)的TiO2薄膜。該方法是通過(guò)模板得到多孔孔洞有序的氧化鈦薄膜的，但是該方法沒(méi)有考慮二氧化鈦薄膜的改性問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法，該方法能同步對(duì)二氧化鈦多孔薄膜進(jìn)行非金屬元素的摻雜改性與孔洞有序性的調(diào)控，可以大面積制備孔洞有序的、非金屬元素?fù)诫s改性的二氧化鈦多孔薄膜。
[0013]解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法，包括下述步驟:(1)選取一定量在熱處理過(guò)程中能完全分解且得到氣態(tài)物質(zhì)為nh3、CO、CO2中的一種、兩種或二種的試劑；
(2)將納米級(jí)的二氧化鈦粉體分散于溶劑中得到二氧化鈦分散液,對(duì)二氧化鈦分散液進(jìn)行超聲5~20分鐘后，研磨20~120分鐘，制備出二氧化鈦濃度為5~50重量％的二氧化鈦分散體系；或者將二氧化鈦溶膠分散于溶劑中，制備出二氧化鈦濃度為5~50重量％的二氧化鈦分散體系；或者將濃度為40-90mg/ml的二氧化鈦溶膠直接作為二氧化鈦分散體系；
(3)將步驟(1)中所述的試劑或?qū)⒃撛噭┤芙庥谌軇┲兄瞥傻臐舛葹?0~80重量％的試劑溶液和步驟(2)中的二氧化鈦分散體系混合均勻，使在熱處理過(guò)程中能分解為氣態(tài)物質(zhì)的試劑與二氧化鈦的質(zhì)量比為2%~20 %，采用旋涂、提拉、刮涂或壓片的方式，制成二氧化鈦薄片，并在溫度為20°C~60°C下干燥0.5~4h ;
(4)將步驟(3)中干燥后的二氧化鈦薄片在絕對(duì)真空度為0.01KPa~50 KPa、升溫速率為0.1 V /min~10 V /min的條件下加熱至90°C~450°C，并保溫0.2~2h后保持真空狀態(tài)下冷卻，獲得一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜。
[0014]步驟(1)中所述的在熱處理過(guò)程中能完全分解且得到氣態(tài)物質(zhì)為NH3、C0、C02中的一種、兩種或三種的試劑為氨基甲酸銨、草酸銨、草酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫銨、尿素中的一種、兩種或多種。
[0015]步驟(2)和(3)中所述的溶劑為水或乙醇，步驟(2)和(3)所使用的溶劑相同。
[0016]本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法，包括下述步驟:
(1)將一定量在熱處理過(guò)程中能完全分解且得到氣態(tài)物質(zhì)為nh3、CO、CO2中的一種、兩種或二種的試劑；
(2)將納米級(jí)的二氧化鈦粉體分散于溶劑中得到二氧化鈦分散液,對(duì)二氧化鈦分散液進(jìn)行超聲10~20分鐘后，研磨60~120分鐘，制備出二氧化鈦濃度為5~40重量％的二氧化鈦分散體系；或者將二氧化鈦溶膠分散于溶劑中，制備出二氧化鈦濃度為5~40重量％的二氧化鈦分散體系；或者將濃度為70-90mg/ml的二氧化鈦溶膠作為二氧化鈦分散體系;
(3)將步驟(1)中所述的試劑或?qū)⒃撛噭┤芙庥谌軇┲兄瞥傻臐舛葹?0~50重量％的試劑溶液和步驟(2)中的二氧化鈦分散體系混合均勻，使在熱處理過(guò)程中能分解為氣態(tài)物質(zhì)的試劑與二氧化鈦的質(zhì)量比為2%~20 %，采用旋涂、提拉、刮涂或壓片的方式，制成二氧化鈦薄片，并在溫度為20°C~60°C下干燥I~2h ;
(4)將步驟(3)中干燥后的二氧化鈦薄片在絕對(duì)真空度為0.1 KPa~30KPa、升溫速率為I V /min~5 V /min的條件下加熱至100°C~300°C，并保溫I~2h后保持真空狀態(tài)下冷卻，獲得一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜。
[0017]所述的一種非金屬摻 雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜為摻雜有非金屬元素N和/或C的薄膜。
[0018]步驟(2)中，將二氧化鈦溶膠分散于溶劑中，然后進(jìn)行超聲10~20分鐘后，研磨60~120分鐘，制備出二氧化鈦濃度為5~40重量％的二氧化鈦分散體系。
[0019]所述的超聲的超聲波頻率為50~60kHz，功率為80~200W。[0020]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明之一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法與現(xiàn)有的二氧化鈦多孔薄膜制備方法相比，具有以下有益效果:
1.本發(fā)明所述的制備方法為將能完全分解成氣態(tài)物質(zhì)NH3和(或)C0、C02的試劑與二氧化鈦納米顆粒或者二氧化鈦溶膠均勻混合，然后以旋涂、提拉、刮涂或壓片的方式制成一定厚度的二氧化鈦薄片，經(jīng)干燥后將二氧化鈦薄片在一定的真空度下進(jìn)行熱處理制備而成，能大面積制備孔洞有序的、非金屬元素?fù)诫s改性的二氧化鈦多孔薄膜。本發(fā)明克服了陽(yáng)極氧化法和模板法不能大面積制備孔洞有序二氧化鈦多孔薄膜材料的缺陷、還克服了其他方法制備多孔二氧化鈦薄膜時(shí)孔洞的無(wú)序性及傳統(tǒng)非金屬元素?fù)诫s改性分步進(jìn)行的缺陷。
[0021]2.本發(fā)明提供了一種對(duì)多孔二氧化鈦薄膜的孔洞有序性、孔洞大小、形貌等進(jìn)行控制的技術(shù)，本發(fā)明采用的試劑為在熱處理過(guò)程中能完全分解且得到氣態(tài)物質(zhì)NH3和(或)CO、CO2的試劑，在熱處理過(guò)程中限制了熱處理容器的真空度及升溫速率，通過(guò)控制添加試劑的量、熱處理過(guò)程的真空度及升溫速率，使得氣體NH3和(或)C0、C02在氣壓差的作用下可以有時(shí)間慢慢從二氧化鈦薄片表面出來(lái)，從而能對(duì)孔徑、孔洞有序性進(jìn)行有效控制。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)量該二氧化鈦多孔薄膜的孔洞半徑大小為IOnm~10 μ m，觀察膜的表面能看出來(lái)孔洞的有序性。
[0022]3.由于試劑的分解使得熱處理容器中充滿了 NH3和(或)CO、CO2,從而實(shí)現(xiàn)二氧化鈦多孔薄膜的非金屬元素(如N、C等)的摻雜改性。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)二氧化鈦多孔薄膜的孔洞的有序性以及非金屬元素(N、C)的有效摻雜改性，且對(duì)非金屬元素的摻雜改性與孔洞的有序性為同步進(jìn)行，制備出一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜，本發(fā)明降低了非金屬摻雜的、孔洞有序二氧化鈦薄膜的制備成本，且由于非金屬摻雜，提高了二氧化鈦多孔薄膜的光譜相應(yīng)性能。
[0023]4.本發(fā)明制備得到的一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜，可用于太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能光解水制氫氣、傳感器、有機(jī)污染物光催化降解等相關(guān)領(lǐng)域中。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，便于推廣使 用，且本發(fā)明所以的制備方法也可以用于其他材料的孔洞有序的多孔薄膜的制備。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例一:取5g尿素溶解于乙醇中，得到濃度為40重量％的尿素溶液；取粒徑為20nm的二氧化鈦納米顆粒40g分散于乙醇中得到二氧化鈦分散液,對(duì)二氧化鈦分散液進(jìn)行超聲IOmin后(超聲波頻率50kHz，功率100W)，研磨60min，得到二氧化鈦濃度為33.6重量％的二氧化鈦分散體系；將配制好的尿素溶液和二氧化鈦分散體系全部混合均勻后，以刮涂法在導(dǎo)電玻璃上得到二氧化鈦薄片，將二氧化鈦薄片在溫度為40°C下干燥2h ;將干燥后的二氧化鈦薄片在真空度為0.133KPa、升溫速率為1°C /min的條件下加熱到200°C，并保溫Ih后保持真空狀態(tài)下冷卻，獲得一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜。該二氧化鈦多孔薄膜的平均孔徑為200nm。
[0025]實(shí)施例二:取平均粒徑為10nm、濃度為80mg/ml的二氧化鈦溶膠100ml均勻研磨
后作為二氧化鈦分散體系(若使用的二氧化鈦溶膠已凝結(jié)則就需要研磨，否則可不需要研磨)；取草酸銨Ig溶入上述二氧化鈦分散體系中；以提拉的方式在導(dǎo)電玻璃上得到二氧化鈦薄片，將二氧化鈦薄片在溫度為60°C下干燥Ih后，將干燥后的二氧化鈦薄片在真空度為0.lKPa、升溫速率為1.6°C /min的條件下加熱到220°C，并保溫Ih后保持真空狀態(tài)下冷卻，得到一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜。該二氧化鈦多孔薄膜的平均孔徑為 500nm。
[0026]實(shí)施例三:取2g碳酸氫銨和3g碳酸銨溶解于水中，得到濃度為10重量％的混合溶液；取粒徑為21nm的二氧化鈦納米顆粒40g分散于水中得到二氧化鈦分散液，對(duì)二氧化鈦分散液進(jìn)行超聲IOmin后(超聲波頻率60kHz，功率80W)，研磨90min，得到二氧化鈦濃度為40重量％的二氧化鈦分散體系；將配制好的混合溶液和二氧化鈦分散體系混合均勻后，以旋涂法在導(dǎo)電玻璃上得到二氧化鈦薄片，將二氧化鈦薄片在40°C下干燥2h ;將干燥后的二氧化鈦薄片在絕對(duì)真空度為lOKPa、升溫速率為2V /min的條件下加熱到100°C，并保溫Ih后保持真空狀態(tài)下冷卻，得到一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜。該二氧化鈦多孔薄膜的平均孔徑為lum。
[0027]實(shí)施例四:將Ig尿素和Ig氨基甲酸銨溶解于水中，得到濃度為10重量％的混合溶液；取粒徑為21nm的二氧化鈦納米顆粒20g分散于水中得到二氧化鈦分散液，對(duì)二氧化鈦分散液進(jìn)行超聲IOmin后(超聲波頻率50kHz，功率200W)，研磨120min，得到二氧化鈦濃度為40重量％的二氧化鈦分散體系；將配制好的混合溶液和二氧化鈦分散體系混合均勻后，以旋涂法在導(dǎo)電玻璃上得到二氧化鈦薄片，將二氧化鈦薄片在60°C下干燥2h ;將干燥后的二氧化鈦薄片在真空度為30KPa、升溫速率為5°C /min的條件下加熱到200°C，并保溫2h后保持真空狀態(tài)下冷卻，得到一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜。該二氧化鈦多孔薄膜的平均孔徑為lum。
[0028]實(shí)施例五:取粒徑為21nm的二氧化鈦納米顆粒20g分散于水中得到二氧化鈦分散液，對(duì)二氧化鈦分散液進(jìn)行超聲IOmin后(超聲波頻率55kHz，功率150W)，研磨120min，得到二氧化鈦濃度為40重量％的二氧化鈦分散體系；在分散體系中分別加入尿素、碳酸銨和碳酸氫銨各0.2g，并使之充分溶解；以旋涂法在導(dǎo)電玻璃上得到二氧化鈦薄片，將二氧化鈦薄片在60°C下干燥2h ;將干燥后的二氧化鈦薄片在真空度為0.lKPa、升溫速率為2V /min的條件下加熱到300°C，并保溫2h后保持真空狀態(tài)下冷卻，得到一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜。該二氧化鈦多孔薄膜的平均孔徑為200 nm。
[0029]實(shí)施例六:取平均粒徑為10nm、濃度為80mg/ml的二氧化鈦溶膠100ml分散于乙醇中，然后進(jìn)行超聲12min后(超聲波頻率50kHz，功率100W)，研磨60分鐘，得到二氧化鈦濃度為10重量％的二氧化鈦分散體系；取草酸氫銨0.16g溶入上述二氧化鈦分散體系中；以提拉的方式在導(dǎo)電玻璃上得到二氧化鈦薄片，將二氧化鈦薄片在溫度為20°C下干燥4h后，將干燥后的二氧化鈦薄片在真空度為lKPa、升溫速率為2V Mn的條件下加熱到200°C，并保溫Ih后保持真空狀態(tài)下冷卻，得到一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜。該二氧化鈦多孔薄膜的平均孔徑為60nm。
[0030]作為本發(fā)明的一種替換:本發(fā)明也可以用于其他材料的孔洞有序的多孔薄膜的制備。例如，本發(fā)明可以通過(guò)更換其他在熱處理過(guò)程中能完全分解且得到其他氣態(tài)物質(zhì)的試劑來(lái)使得制備出來(lái)的二氧化鈦多孔薄膜中摻雜有其他需要的非金屬元素，例如摻雜S元素。
【權(quán)利要求】
1.一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法，其特征在于:包括下述步驟: (1)選取一定量在熱處理過(guò)程中能完全分解且得到氣態(tài)物質(zhì)為nh3、CO、CO2中的一種、兩種或二種的試劑； (2)將納米級(jí)的二氧化鈦粉體分散于溶劑中得到二氧化鈦分散液,對(duì)二氧化鈦分散液進(jìn)行超聲5~20分鐘后，研磨20~120分鐘，制備出二氧化鈦濃度為5~50重量％的二氧化鈦分散體系；或者將二氧化鈦溶膠分散于溶劑中，制備出二氧化鈦濃度為5~50重量％的二氧化鈦分散體系；或者將濃度為40-90mg/ml的二氧化鈦溶膠直接作為二氧化鈦分散體系； (3)將步驟(1)中所述的試劑或?qū)⒃撛噭┤芙庥谌軇┲兄瞥傻臐舛葹?0~80重量％的試劑溶液和步驟(2)中的二氧化鈦分散體系混合均勻，使在熱處理過(guò)程中能分解為氣態(tài)物質(zhì)的試劑與二氧化鈦的質(zhì)量比為2%~20 %，采用旋涂、提拉、刮涂或壓片的方式，制成二氧化鈦薄片，并在溫度為20°C~60°C下干燥0.5~4h ; (4)將步驟(3)中干燥后的二氧化鈦薄片在絕對(duì)真空度為0.01KPa~50 KPa、升溫速率為0.1 V /min~10 V /min的條件下加熱至90°C~450°C，并保溫0.2~2h后保持真空狀態(tài)下冷卻，獲得一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的在熱處理過(guò)程中能完全分解且得到氣態(tài)物質(zhì)為NH3、CO、CO2中的一種、兩種或三種的試劑為氨基甲酸銨、草酸銨、草酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫銨、尿素中的一種、兩種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法，其特征在于:步驟(2)和(3)中所述的溶劑為水或乙醇，步驟(2)和(3)所使用的溶劑相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法，其特征在于:包括下述步驟: (1)將一定量在熱處理過(guò)程中能完全分解且得到氣態(tài)物質(zhì)為NH3、CO、CO2中的一種、兩種或二種的試劑； (2)將納米級(jí)的二氧化鈦粉體分散于溶劑中得到二氧化鈦分散液,對(duì)二氧化鈦分散液進(jìn)行超聲10~20分鐘后，研磨60~120分鐘，制備出二氧化鈦濃度為5~40重量％的二氧化鈦分散體系；或者將二氧化鈦溶膠分散于溶劑中，制備出二氧化鈦濃度為5~40重量％的二氧化鈦分散體系；或者將濃度為70-90mg/ml的二氧化鈦溶膠作為二氧化鈦分散體系; (3)將步驟(1)中所述的試劑或?qū)⒃撛噭┤芙庥谌軇┲兄瞥傻臐舛葹?0~50重量％的試劑溶液和步驟(2)中的二氧化鈦分散體系混合均勻，使在熱處理過(guò)程中能分解為氣態(tài)物質(zhì)的試劑與二氧化鈦的質(zhì)量比為2%~20 %，采用旋涂、提拉、刮涂或壓片的方式，制成二氧化鈦薄片，并在溫度為20°C~60°C下干燥I~2h ; (4)將步驟(3)中干燥后的二氧化鈦薄片在絕對(duì)真空度為0.1 KPa~30KPa、升溫速率為I V /min~5 °C /min的條件下加熱至100°C~300°C，并保溫I~2h后保持真空狀態(tài)下冷卻，獲得一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法，其特征在于:所述的一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜為摻雜有非金屬兀素N和/或C的薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法，其特征在于:步驟(2)中，將二氧化鈦溶膠分散于溶劑中，然后進(jìn)行超聲10~20分鐘后，研磨60~120分鐘，制備出二氧化鈦濃度為5~40重量％的二氧化鈦分散體系。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種非金屬摻雜的、孔洞有序的二氧化鈦多孔薄膜制備方法，其特征在于:所述的超聲的超聲波頻率為50~60kHz，功率為80~200W。
【文檔編號(hào)】C23C24/08GK103556144SQ201310558833
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】盤(pán)榮俊 申請(qǐng)人:廣西科技大學(xué)