PDF《许明孙以材》

许明孙以材 将24ml无水乙醇置于烧杯中,并加入6mlTi(OC4H9 )

4 ,经过30min的搅拌 ,得到均匀透 明的淡黄色 溶液 A.

在2ml 去离 子水中滴加

2 3滴的浓 HNO 配成 的 溶液于搅 拌下 以约

1 ~2滴/ s的速率缓 慢滴 加到 A 溶液 中,得 到均匀透 明的淡黄色溶 液 ,继续搅拌

1 5 m i n ,放置陈化一段 时间 .溶 液慢慢转 化为溶 胶 ;

溶 胶慢慢 转化 为 凝胶 . 将清洗 过的陶瓷管浸入所 配制 的溶胶 中,以(

1 .

5 ~

2 ) m n l /s的速度 向上缓慢提 出液面,这样就在 基片上形成 一 层溶 胶膜 .将 涂膜 的基 片在

1 0

0 ~ C烘干 5分钟 ,反复5次,放在 马弗炉 中缓慢加 热到不 同的退 火温度 ,在稳 定 的退火温 度下热处理

2 h .可 以在陶瓷管上得 到一定厚度 的不同晶型 的TiO2 薄膜 . 、

3 、溶胶一凝胶 工艺对薄膜 质量 的影 响采用溶胶一凝胶制 备T i O

2 膜时,影 响其 性能的因素很 多,如溶胶 的配制 、热处理 、后处 理等.其 中溶胶 的配制 尤 为重要 ,溶胶 的质 量会影响成膜 质量和气敏性 能.(1)不同溶胶浓度对 粒度分布 的影响 在水解反应过程 中 ,当钛酸 丁酯的浓度较 小时 ,水解 反应速率较慢 ,在同样 的时间内反应不够完全 .而随着钛 酸丁酯浓度 的增大 ,醇盐水解 反应加快 ,但浓 度过高容 易 引起纳米T i O2 粒 子的聚集 ,从而使纳米 T i O2 活性降低 . (

2 )溶剂量对凝胶 时间的影响 乙醇量较少 时,其凝胶 时间短,这是 因为 乙醇 量较少 时 ,钛酸 丁酯的浓度较 大,水解单体容 易接触碰撞 ,交联成链 的可 能性较大 ,聚合 反应速度较大 ,成胶时间短 .乙 醇量较 大时 ,大量 的乙醇溶剂冲淡 了钛 醇盐的浓度 ,在一 定程 度上抑制 了其 水解反应 ,同时水 解单体很难接 触 ,交 联 成链可能性很 小,使其凝胶 时间明显延长 . (

3 )p H值对溶胶 的影响 随着p H值 的减 小,凝胶时 间延长 ,这是 因为溶液 之中 的【 T i (

0 H)

2 】 水合离 子部分游离 出的OH -与溶液 中的H 反应,生成了相应稳 定的T i

4 + ,因而 延长 了凝胶 的时间. 此外, 溶液较 强的酸性能较大程度 地抑制水分 子的 电解 ,抑制 水解.随着D H值增大 ,溶 液酸度减弱 ,碱 性增强 ,[ OH ] 浓度增大 ,聚合反应速 度增大 ,所 以凝 胶时 问明显缩 短 .如 果制备水溶胶 时的p H值过高 , 溶液中 的T i O 会以T i O ( O H)

2 沉 淀形式析 出,不 能生成透 明的溶 胶 ,并且过 高的p H值制 得粉体的形态变 得不规则 . (

4 )水的加入方 式对 溶胶的影 响 水加入 的速 度也会影 响溶胶的性质 .当向前驱物 的乙 醇溶液 中加水太快或一 次性 加入时 ,钛酸 丁酯的水解速度 誓 传墙 睦器世5 擘i2cl0繇0

2 鏊捆酾叠 过快 ,水解 生成 的聚合物 来不及溶于 乙醇 而直接发生快速 缩聚反应 ,导致后来加入 的钛酸 四丁酯 形成的沉淀与先前 形成的沉 淀聚集在一起 ,生成大量 的块状 絮凝物 ,得不 到 稳定 的透 明溶胶 .因此 ,控制水 的滴加速 度,可在一定程 度上控制水 解速度 ,延 缓钛酸四丁酯 的水解缩聚进程 ,从 而形成 稳定的溶胶 . (

5 )水的加入量对溶 胶的影 响 加水量 少,溶剂在体 系中 占主导地位 ,钛酸 四丁酯与 水接触 的机 率降低 ,醇盐分子水解不 完全 ,水解 的速度减 慢 ,延 长凝 胶的 时间,其聚合产物交 联度 低 .反之 ,随加 水量 的增加 ,T i O