专利名称：一种溶胶-凝胶法制备TiO<sub>2</sub>薄膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种Ti02薄膜的制备方法，特别是涉及一种溶胶-凝胶法制 备用于金属基体、无机材料基体及其各种零部件的表面防腐、修饰或活性 生物的Ti02薄膜的方法。
背景技术：
溶胶-凝胶工艺是上世纪六十年代发展起来的一种薄膜材料的制备方 法。其基本过程是一些易水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某种溶 剂中与水及不同的酸和络合剂等混合，经搅拌、反应和陈化制成稳定的溶 胶，然后用浸渍提拉、旋转涂层或喷涂等方法将溶胶施于经过清洁处理的 基体表面，最后经干燥焙烧等后处理工序，在基体表面形成一层薄膜。具 体工艺过程为先配制好相关金属的溶胶，并适当调节溶胶的粘度和表面 张力，然后通过旋涂或浸渍等方法将溶胶沉积在衬底上，得到湿膜。再经 过干燥，除去低沸点的溶剂，得到干膜。干膜中凝胶的三维网络仍然存在， 膜中还有大量有机成分。将干膜在较高的温度下分解，使膜中的有机成分 分解燃烧，就得到无机非晶薄膜。重复以上步骤，增加薄膜的厚度。如果 要得到结晶的薄膜还必须将非晶薄膜在更高的温度下退火，依靠原子的扩 散成核结晶。干燥、分解和退火的过程必须十分小心，避免凝胶收缩、有 机成分分解时体积变化过快、应力集中出现裂紋。因为凝胶中各成分是分 子级的混合，金属原子无需长程扩散即可成核，因而结晶温度比固相反应 温度显著降低。
根据使用原料的不同，可以将溶胶-凝胶法分成水溶液法和醇盐法两 种。水溶液法的原料一般是金属盐的水溶液，其溶胶的形成主要由金属阳 离子的水解来完成
4Mn+ + nH20 — M(OH)n + nH
醇盐法原料为金属醇盐溶液，主要涉及醇盐的水解、聚合两个过程。 对这种方法而言不存在明显的溶胶形成步骤，但水解和聚合同时进行终于 导致了凝胶的形成。
以溶胶-凝胶法为基础的Ti02薄膜制备方法是目前研究较多的二氧化 钛薄膜制备方法，具体反应过程如下
Ti(OR)4 + xH20—Ti(OR)4. x(OH)x + xROH (水解反应)
一Ti 一OH + HO —Ti——^一Ti —O —Ti — + H20 (失水缩聚) 一Ti —OR + RO —Ti——^一Ti 一O —Ti — + ROH (失醇缩聚) 式中R可以是Me、 Et、 Pr、 Bu等不同大小的烷基团。 上述过程中的水解反应一旦发生，失水缩聚和失醇缩聚反应即相继进 行。钛醇盐的水解速度较快，很多研究认为这一特点与钛醇盐在不同烷基 团溶剂中的自发醇化过程有关
Ti (OR) n + xR'0H= Ti (OR') n - x + xROH
由于钛离子是变价金属离子，钛离子的六配位结构特点使其能与多于 四个烷氧基团形成配位关系，因此可以在不同于钛醇盐烷基团的溶剂中自 发进行醇化。在醇化反应进行的同时，水解反应很容易发生,从而使钛醇盐 的水解速度特别快。而钛离子四配位结构使其不能自发进行醇化反应，其 醇化必须有催化剂存在才能发生，因此水解速度在没有催化剂时非常慢。 酸性催化剂对钛醇盐的水解起抑制作用溶液中水含量增加，使水解缩聚 过程加快。钛醇盐溶液中的溶剂、含水量和酸碱度不仅对水解缩聚的溶胶 -凝胶过程有影响，而且对所形成的Ti02晶体结构有关。
Sol-gd薄膜表面一般都会有微小的裂紋，产生于薄膜干燥和热处理阶 段，分析主要是以下四个原因(1)溶胶、凝胶在涂膜和热处理时挥发速 度太快；(2)薄膜(凝胶)与基体的收缩率不同，凝胶是一种有机混合物， 在加热时挥发很快，迅速收缩，收缩率很大，但是基体是金属合金，相对 来说收缩率很小，并且该凝胶与基体的热膨胀率相差很大，加热冷却时也会产生应力，这样薄膜在高温热处理时就会产生裂紋；(3)凝胶的表层由 于与空气接触，会马上固化，形成一层硬壳，而凝胶内部固化很慢，并且 在热处理时，凝胶有机物大部分会变成气体，气体受热膨胀从而冲破表层硬壳，产生裂紋；(4)焙烧时由于有机物的挥发及聚合骨架的破坏，易导致薄膜龟裂出现裂缝。 发明内容本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供 一 种溶胶-凝胶法制备Ti02薄膜的方法。通过该方法可在金属或无机非金属材料表面制备出表面 质量良好的Ti02薄膜。为解决上述技术问题，本发明釆用的技术方案是 一种溶胶-凝胶法制 备Ti02薄膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 步骤一、Ti02溶胶的制备和陈化先将化学纯的Ti(OC4H9)溶于分析纯的CH3OCH2CH2OH中，接着加入 分析纯的CH3COCH2COOC2H5和干燥防裂剂HCONH2，室温下在恒温磁 力搅拌器上进行第一次磁力搅拌得混合溶液，再往所述混合溶液加入pH 调节溶液，每100ml混合溶液中加入pH调节溶液lml 3ml，且以滴加的 方式加入，pH调节溶液滴加完毕后进行第二次磁力搅拌得到均勻透明的 浅黄色Ti(V溶胶，静置陈化后备用；其中，Ti(OC4H9) : CH3OCH2CH2OH : CH3COCH2COOC2H5 : HCONH2的体积比为10 : 50 : 2 6 : 1~4;步骤二、 Ti02薄膜的制备 将清洗干净的镀膜基体放入匀胶机，然后将陈化后的Ti02溶胶滴加 在镀膜基体表面，接通匀胶机电源开始涂膜，然后将已涂膜的镀膜基体放 入干燥箱中，以2°C/min的速度缓慢升温至100。C 150。C,并保温4 8小 时后关闭干燥箱电源，冷却至室温，然后再放入箱式高温电阻炉中以2°C /min的速度缓慢升温至500°C 800°C,保温l小时，在炉内自然冷却至室 温，即得到Ti02薄膜。还包括Ti02薄膜的后处理将步骤二中的Ti02薄膜放入高温蒸汽锅 中处理15 25min,处理温度为130°C 150°C，再将Ti02薄膜放入沸水中 处理8 15min。
上述步骤一中所述第一次磁力搅拌的时间为40min。 上述步骤一中所述第二次磁力搅拌的时间为3-4小时。 上述步骤一中所述陈化的时间为30小时。
上述步骤 一 中所述Ti O2溶胶制备和陈化时的温度控制在5 2 5 °C 。 上述步骤一中所述pH调节溶液由HN03和蒸馏水配制而成，pH调
节溶液的pH值为1 3。
上述步骤二中所述勻胶机的转速为5000r/min，涂膜时间为30秒。 上述步骤二中所述镀膜基体为金属基体或无机材料基体；所述金属基
体为纯钛及钛合金等多种固态金属，无机材料基体为玻璃制品或硅片等多
种非金属、非高分子材料。
为了减小甚至消除Ti02薄膜裂紋，本发明特向溶胶中加入适量干燥
防裂剂HCONH2，它可以在溶胶、凝胶中形成牢固的空间网络结构，避免
凝胶在热处理时收缩过快，以及削弱高温气体对凝胶表层的冲击破坏。并
且将所得薄膜进行高温蒸汽处理和水热两步后续处理，以部分消除薄膜表
面内应力，减弱甚至愈合裂紋，改善薄膜表面质量。 本发明与现有技术相比具有以下优点
1、 涂层表面裂紋很少，覆盖更完整，表面质量更好。
2、 该方法制备的Ti02薄膜表面存在官能团，具有一定的活性。 下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明，实施例只是对本发明
的说明而非限定。
具体实施例方式
本发明涉及一种溶胶-凝胶法制备Ti02薄膜的方法，包括以下步骤 步骤一、Ti02溶胶的制备以化学纯的Ti(OC4H9)作为TiCb溶胶的前驱物，加入分析纯的乙二醇 独甲醚CH30CH2CH20H作为溶剂，为了延缓Ti(OC4H9)的强烈水解，在 溶液中加入适量分析纯的乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5),同时加 入分析纯的干燥防裂剂甲酰胺(HCONH2);具体操作步骤为先将10ml 的Ti(OC4H9)溶于50ml的CH3OCH2CH2OH中，接着加入2ml ~ 6ml的 CH3COCH2COOC2Hs和lml 4ml的HCONH2，室温下在恒温磁力搅拌器 上搅拌40min得混合溶液，再加入pH调节溶液(pH调节溶液由HN03 和蒸馏水配制，pH为1~3),每100ml混合溶液中加入pH调节溶液 lml 3ml，且以滴加的方式加入，pH调节溶液滴加完毕后继续磁力搅拌 3-4小时，得到均勻、透明的浅黄色Ti02溶胶，静置陈化30小时后备用； 溶胶制备和陈化时的温度控制在5 25°C;
步骤二、 Ti02薄膜的制备及其后续处理
201、 TK)2薄膜的制备
将清洗干净的镀膜基体放入匀胶机，然后将陈化后的溶胶滴加在镀膜 基体表面，接通匀胶机电源开始涂膜，匀胶机转速为5000r/min,涂膜时 间为30秒，然后将已涂膜的镀膜基体放入干燥箱中，以2'C/min的速度缓 慢升温至100°C~150°C，并保温4 8小时后关闭干燥箱电源，冷却至室温， 然后再放入箱式高温电阻炉中以2。C/min的速度缓慢升温至50(TC 80(rC, 保温l小时，在炉内自然冷却至室温，即得到Ti02薄膜；
202、 TK)2薄膜的后处理
将步骤201中的Ti02薄膜放入高温蒸汽锅中处理15min~25 min，处 理温度为130°C~150°C;再将Ti02薄膜放入干净的烧杯中，加入蒸馏水至 烧杯的3/5处，加热至沸腾，并在沸水中处理8min 15min。 经上述处理后即可得到表面质量良好的Ti02薄膜。
以下实施例中的Ti02溶胶制备和陈化时的温度均控制在5 25°C。
实施例1
先将10ml的Ti(OC4H9)溶于50ml的CH3OCH2CH2OH中，接着加入
84ml的CH3COCH2COOC2H5和2mlHCONH2。室温下在恒温磁力搅拌器上 搅拌40min。再加入pH调节溶液(pH调节溶液由硝酸和蒸馏水配制，pH 为2),加入量为每100ml混合溶液中加入pH调节溶液2ml，且以滴加的 方式加入。pH调节溶液滴加完毕后继续磁力搅拌3小时，得到均匀、透 明的浅黄色1102溶胶。溶胶静置陈化30小时后备用。将清洗干净的镀膜 基体放入匀胶机，镀膜基体为金属基体或无机材料基体，然后将陈化好的 溶胶滴加在试样表面。开动电源，转速为5000r/min，时间为30秒。然后 将试样立即放入室温下的烘箱中，以2°C/min的速度缓慢升温至100°C, 并在IO(TC保温8小时。然后放入温度为IO(TC的箱式高温电阻炉中以 2'C/min的速度缓慢升温至50(TC保温l小时，在炉内自然冷却至室温，即 可得到Ti02薄膜。最后将所得薄膜先放入高温蒸汽锅中15(TC处理15min， 再在IO(TC沸水中处理10min。 实施例2
先将10ml的Ti(OC4H9)溶于50ml的CH3OCH2CH2OH,接着加入4ml 的CH3COCH2COOC2H5和2ml的HCONH2。室温下在恒温磁力搅拌器上 搅拌40min。再加入pH调节溶液(pH调节溶液由硝酸和蒸馏水配制，pH 为2),加入量为每100ml混合溶液中加入pH调节溶液2ml，且以滴加的 方式加入。pH调节溶液滴加完毕后继续磁力搅拌3小时，得到均勻、透 明的浅黄色Ti02溶胶。溶胶静置陈化30小时后备用。将清洗干净的镀膜 基体试样放入匀胶机，镀膜基体为金属基体或无机材料基体，然后将陈化 好的溶胶滴加在纯钛试样表面。开动电源，转速为5000r/min,时间为30 秒。然后将试样立即放入室温下的烘箱中，以2'C/min的速度缓慢升温至 150°C，并在150。C保温4小时。然后放入温度为100。C的箱式高温电阻炉 中以2°C/min的速度缓慢升温至60(TC保温1小时，在炉内自然冷却至室温， 即可得到Ti02薄膜。最后将所得薄膜先放入高温蒸汽锅中140。C处理 22min，再在100°C沸水中处理12min。
实施例3先将10ml的Ti(OC4H9)溶于50ml的CH3OCH2CH2OH中，接着加入 4ml的CH3COCH2COOC2H5和2ml的HCONH2。室温下在恒温磁力搅拌 器上搅拌40min。再加入pH调节溶液(pH调节溶液由硝酸和蒸馏水配制， pH为2)，加入量为每100ml混合溶液中加入pH调节溶液2ml,且以滴 加的方式加入。pH调节溶液滴加完毕后继续磁力搅拌3小时，得到均匀、 透明的浅黄色TK)2溶胶。溶胶静置陈化30小时后备用。将清洗千净的镀 膜基体试样放入匀胶机，镀膜基体为金属基体或无机材料基体，然后将陈 化好的溶胶滴加在试样表面。开动电源，转速为5000r/min，时间为30秒。 然后将试样立即放入室温下的烘箱中，以2°C/min的速度缓慢升温至 120°C,并在12(TC保温6小时。然后放入温度为IO(TC的箱式高温电阻炉 中以2°C/min的速度缓慢升温至70(TC保温1小时，在炉内自然冷却至室温， 即可得到Ti02薄膜。最后将所得薄膜先放入高温蒸汽锅中13(TC处理 25min，再在100。C沸水中处理15min。
实施例4
先将10ml的Ti(OQH9)溶于50ml的CH3OCH2CH2OH中，接着加入 4ml的CH3COCH2COOC2H5和2ml的HCONH2。室温下在恒温磁力搅拌 器上搅拌40min。再加入pH调节溶液(pH调节溶液由硝酸和蒸馏水配制， pH为2)，加入量为每100ml混合溶液中加入pH调节溶液2ml，且以滴 加的方式加入。pH调节溶液滴加完毕后继续磁力搅拌3小时，得到均匀、 透明的浅黄色Ti02溶胶。溶胶静置陈化30小时后备用。将清洗千净的纯 钛试样放入匀胶机，然后将陈化好的溶胶滴加在试样表面。开动电源，转 速为5000r/min，时间为30秒。然后将试样立即放入室温下的烘箱中，以 2°C/min的速度缓慢升温至IO(TC，并在IO(TC保温6小时。然后放入温度 为100°C的箱式高温电阻炉中以2°C/min的速度缓慢升温至800°C保温1小 时，在炉内自然冷却至室温，即可得到TK)2薄膜。最后将所得薄膜先放 入高温蒸汽锅中15(TC处理25 min,再在100°C沸水中处理8min。
实施例5
10先将10ml的Ti(OC4H9)溶于50ml的CH3OCH2CH2OH中，接着加入 5ml的CH3COCH2COOC2H5和2ml的HCONH2。室温下在恒温磁力搅拌 器上搅拌40min。再加入pH调节溶液(pH调节溶液由硝酸和蒸馏水配制， pH为2),加入量为每100ml混合溶液中加入pH调节溶液3ml,且以滴 加的方式加入。pH调节溶液滴加完毕后继续磁力搅拌3小时，得到均勻、 透明的浅黄色Ti02溶胶。溶胶静置陈化30小时后备用。将清洗干净的镀 膜基体试样放入匀胶机，镀膜基体为金属基体或无机材料基体，然后将陈 化好的溶胶滴加在试样表面。开动电源，转速为5000r/min,时间为30秒。 然后将试样立即放入室温下的烘箱中，以2。C/min的速度缓慢升温至 100°C，并在IO(TC保温6小时。然后放入温度为IO(TC的箱式高温电阻炉 中以2°C/min的速度缓慢升温至50(TC保温1小时，在炉内自然冷却至室温， 即可得到Ti02薄膜。最后将所得薄膜先放入高温蒸汽锅中150。C处理25 min，再在IO(TC沸水中处理10min。
实施例6
先将10ml的Ti(OQH9)溶于50ml的CH3OCH2CH2OH中，接着加入 4ml的CH3COCH2COOC2H5和4ml的HCONH2。室温下在恒温磁力搅拌 器上搅拌40min 。再加入pH调节溶液(pH调节溶液由硝酸和蒸馏水配制， pH为2),加入量为每100ml混合溶液中加入pH调节溶液lml,且以滴 加的方式加入。pH调节溶液滴加完毕后继续磁力搅拌3小时，得到均勻、 透明的浅黄色Ti02溶胶。溶胶静置陈化30小时后备用。将清洗干净的钛 合金试样放入匀胶机，然后将陈化好的溶胶滴加在试样表面。开动电源， 转速为5000r/min,时间为30秒。然后将试样立即放入室温下的烘箱中， 以2°C/min的速度缓慢升温至100°C,并在10(TC保温6小时。然后放入温 度为IO(TC的箱式高温电阻炉中以2°C/min的速度缓慢升温至50(TC保温1 小时，在炉内自然冷却至室温，即可得到Ti02薄膜。最后将所得薄膜先 放入高温蒸汽锅中150。C处理25 min，再在100。C沸水中处理10min。
实施例7先将10ml的Ti(OC4H9)溶于50ml的CH3OCH2CH2OH中，接着加入 2ml的CH3COCH2COOC2H5和lml的HCONH2。室温下在恒温磁力搅拌 器上搅拌40min。再加入pH调节溶液(pH调节溶液由硝酸和蒸馏水配制， pH为2)，加入量为每100ml混合溶液中加入pH调节溶液2ml，且以滴 加的方式加入。pH调节溶液滴加完毕后继续磁力搅拌4小时，得到均匀、 透明的浅黄色Ti02溶胶。溶胶静置陈化30小时后备用。将清洗干净的硅 片试样放入匀胶机，然后将陈化好的溶胶滴加在试样表面。开动电源，转 速为5000r/min,时间为30秒。然后将试样立即放入室温下的烘箱中，以 2°C/min的速度缓慢升温至100°C,并在100。C保温6小时。然后放入温度 为100°C的箱式高温电阻炉中以2°C/min的速度缓慢升温至600°C保温1小 时，在炉内自然冷却至室温，即可得到Ti02薄膜。最后将所得薄膜先放 入高温蒸汽锅中15(TC处理25min,再在10(TC沸水中处理10min。
实施例8
先将10ml的Ti(OC4H9)溶于50ml的CH3OCH2CH2OH中，接着加入 4ml的CH3COCH2COOC2H5和2ml的HCONH2。室温下在恒温磁力搅拌 器上搅拌40min。再加入pH调节溶液(pH调节溶液由硝酸和蒸馏水配制， pH为2),加入量为每100ml混合溶液中加入pH调节溶液2ml，且以滴 加的方式加入。pH调节溶液滴加完毕后继续磁力搅拌3小时，得到均匀、 透明的浅黄色Ti02溶胶。溶胶静置陈化30小时后备用。将清洗干净的玻 璃制品放入匀胶机，然后将陈化好的溶胶滴加在试样表面。开动电源，转 速为5000r/min,时间为30秒。然后将试样立即放入室温下的烘箱中，以 2°C/min的速度缓慢升温至100°C,并在IO(TC保温8小时。然后放入温度 为IO(TC的箱式高温电阻炉中以2。C/min的速度缓慢升温至50(TC保温1小 时，在炉内自然冷却至室温，即可得到Ti02薄膜。最后将所得薄膜先放 入高温蒸汽锅中15(TC处理25 min,再在100。C沸水中处理10min。
实施例9
先将10ml的Ti(OQH9)溶于50ml的CH3OCH2CH2OH中，接着加入6ml的CH3COCH2COOC2H5和3ml的HCONH2。室温下在恒温磁力搅拌 器上搅拌40min。再加入pH调节溶液(pH调节溶液由硝酸和蒸馏水配制， pH为l),加入量为每100ml混合溶液中加入pH调节溶液2ml，且以滴 加的方式加入。pH调节溶液滴加完毕后继续磁力搅拌3小时，得到均勻、 透明的浅黄色Ti02溶胶。溶胶静置陈化30小时后备用。将清洗干净的镀 膜基体试样放入匀胶机，镀膜基体为金属基体或无机材料基体，然后将陈 化好的溶胶滴加在试样表面。开动电源，转速为5000r/min,时间为30秒。 然后将试样立即放入室温下的烘箱中，以2°C/min的速度缓慢升温至 100°C,并在IO(TC保温6小时。然后放入温度为IO(TC的箱式高温电阻炉 中以2。C/min的速度缓慢升温至50(TC保温l小时，在炉内自然冷却至室温， 即可得到Ti02薄膜。最后将所得薄膜先放入高温蒸汽锅中15(TC处理25 min，再在100。C沸水中处理10min。 实施例10
先将10ml的Ti(OQH9)溶于50ml的CH3OCH2CH2OH中，接着加入 4ml的CH3COCH2COOC2H5和2ml的HCONH2。室温下在恒温磁力搅拌 器上搅拌40min。再加入pH调节溶液(pH调节溶液由硝酸和蒸馏水配制， pH为2),加入量为每100ml混合溶液中加入pH调节溶液lml，且以滴 加的方式加入。pH调节溶液滴加完毕后继续磁力搅拌3小时，得到均匀、 透明的浅黄色Ti02溶胶。溶胶静置陈化30小时后备用。将清洗干净的镀 膜基体试样放入匀胶机，镀膜基体为金属基体或无机材料基体，然后将陈 化好的溶胶滴加在试样表面。开动电源，转速为5000r/min，时间为30秒。 然后将试样立即放入室温下的烘箱中，以2°C/min的速度缓慢升温至 120°C,并在IO(TC保温6小时。然后放入温度为IO(TC的箱式髙温电阻炉 中以2°C/min的速度缓慢升温至50(TC保温1小时，在炉内自然冷却至室温， 即可得到Ti02薄膜。最后将所得薄膜先放入高温蒸汽锅中15(TC处理25 min,再在IO(TC沸水中处理10min。
实施例11先将10ml的Ti(OC4H9)溶于50ml的CH3OCH2CH2OH中，接着加入4ml 的CH3COCH2COOC2H5和2ml的HCONH2。室温下在恒温磁力搅拌器上 撹拌40min。再加入pH调节溶液(pH调节溶液由硝酸和蒸馏水配制，pH 为2),加入量为每100ml混合溶液中加入pH调节溶液2ml，且以滴加的 方式加入。pH调节溶液滴加完毕后继续磁力搅拌3.5小时，得到均匀、透 明的浅黄色Ti02溶胶。溶胶静置陈化30小时后备用。将清洗干净的镀膜 基体试样放入匀胶机，镀膜基体为金属基体或无机材料基体，然后将陈化 好的溶胶滴加在试样表面。开动电源，转速为5000r/min,时间为30秒。 然后将试样立即放入室温下的烘箱中，以2°C/min的速度缓慢升温至 120°C,并在120。C保温6小时。然后放入温度为100。C的箱式高温电阻炉 中以2。C/min的速度缓慢升温至500。C保温l小时，在炉内自然冷却至室温， 即可得到Ti02薄膜。最后将所得薄膜先放入高温蒸汽锅中150'C处理25 min,再在IO(TC沸水中处理15min。
权利要求
1.一种溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、TiO2溶胶的制备和陈化先将化学纯的Ti(OC4H9)溶于分析纯的CH3OCH2CH2OH中，接着加入分析纯的CH3COCH2COOC2H5和干燥防裂剂HCONH2，室温下在恒温磁力搅拌器上进行第一次磁力搅拌得混合溶液，再往所述混合溶液加入pH调节溶液，每100ml混合溶液中加入pH调节溶液1ml～3ml，且以滴加的方式加入，pH调节溶液滴加完毕后进行第二次磁力搅拌得到均匀透明的浅黄色TiO2溶胶，静置陈化后备用；其中，Ti(OC4H9)∶CH3OCH2CH2OH∶CH3COCH2COOC2H5∶HCONH2的体积比为10∶50∶2～6∶1～4；步骤二、TiO2薄膜的制备将清洗干净的镀膜基体放入匀胶机，然后将陈化后的TiO2溶胶滴加在镀膜基体表面，接通匀胶机电源开始涂膜，然后将已涂膜的镀膜基体放入干燥箱中，以2℃/min的速度缓慢升温至100℃～150℃，并保温4～8小时后关闭干燥箱电源，冷却至室温，然后再放入箱式高温电阻炉中以2℃/min的速度缓慢升温至500℃～800℃，保温1小时，在炉内自然冷却至室温，即得到TiO2薄膜。
2. 根据权利要求l所述的一种溶胶-凝胶法制备Ti02薄膜的方法，其 特征在于，还包括Ti02薄膜的后处理将步骤二中的Ti02薄膜放入高温 蒸汽锅中处理15-25 min，处理温度为130°C 150°C，再将Ti02薄膜放入 沸水中处理8 15min。
3. 根据权利要求1或2所述的一种溶胶-凝胶法制备Ti02薄膜的方 法，其特征在于，步骤一中所述第一次磁力搅拌的时间为40min。
4. 根据权利要求1或2所述的一种溶胶-凝胶法制备Ti02薄膜的方 法，其特征在于，步骤一中所述第二次磁力搅拌的时间为3-4小时。
5. 根据权利要求1或2所述的一种溶胶-凝胶法制备Ti02薄膜的方法，其特征在于，步骤一中所述陈化的时间为30小时。
6. 根据权利要求1或2所述的一种溶胶-凝胶法制备Ti02薄膜的方 法，其特征在于，步骤一 中所述Ti02溶胶制备和陈化时的温度控制在5 25 。C。
7. 根据权利要求1或2所述的一种溶胶-凝胶法制备Ti02薄膜的方 法，其特征在于，步骤一中所述pH调节溶液由HN03和蒸馏水配制而成， pH调节溶液的pH值为1 3。
8. 根据权利要求1或2所述的一种溶胶-凝胶法制备Ti02薄膜的方 法，其特征在于，步骤二中所述勻胶机的转速为5000r/min,涂膜时间为 30秒。
9. 根据权利要求1或2所述的一种溶胶-凝胶法制备Ti02薄膜的方 法，其特征在于，步骤二中所述镀膜基体为金属基体或无机材料基体。
10. 根据权利要求9所述的一种溶胶-凝胶法制备Ti02薄膜的方法， 其特征在于，所述金属基体为纯钛及钛合金，无机材料基体为玻璃制品或 珪片。
全文摘要
本发明公开了一种溶胶-凝胶法制备TiO<sub>2</sub>薄膜的方法，该方法为(1)将Ti(OC<sub>4</sub>H<sub>9</sub>)溶于乙二醇独甲醚中，接着加入乙酰乙酸乙酯和甲酰胺，搅拌后加入pH调节溶液，继续搅拌后得到均匀透明的浅黄色TiO<sub>2</sub>溶胶，静置陈化后备用；(2)将陈化后的TiO<sub>2</sub>溶胶滴加在需要镀膜的基体表面开始涂膜，然后放入干燥箱中预干燥，再放入箱式高温电阻炉中热处理，自然冷却至室温。最后将所得薄膜放入高温蒸汽锅中处理后再放入沸水中处理，即得到TiO<sub>2</sub>薄膜。本发明通过向溶胶前驱液中添加交联剂甲酰胺，并将热处理后的TiO<sub>2</sub>薄膜进行蒸汽、水热联合处理，消除或减弱溶胶-凝胶法制备的TiO<sub>2</sub>薄膜的内应力和表面微裂纹，使得薄膜表面更为光滑、致密，覆盖完整，表面均一性更好，厚度均匀，具有更好的实际使用性能。
文档编号C23C20/00GK101660147SQ20091002399
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者于振涛, 森 余, 刘春潮, 牛金龙, 韩建业, 麻西群 申请人:西北有色金属研究院