脈沖偏壓輔助PECVD超憎水TiO-,2-薄膜及其濕潤性的研究.pdf

1、近年來，水的接觸角為150°以上的超憎水性薄膜，因為在生活和工業(yè)方面具有非常顯著的自清潔應(yīng)用而引起了越來越多的關(guān)注。二氧化鈦薄膜擁有光催化性能，在紫外光的照射下可以分解有機物。所以能夠綜合超憎水性和光催化性能的自清潔材料的研究引起了許多學(xué)者的興趣。本文的研究目的就是希望用等離子體增強化學(xué)氣相沉積的方法制備超憎水性二氧化鈦薄膜。
　　 本課題用氧氣為載氣，四異丙基鈦酸脂(TIPT)為單體，以等離子體增強化學(xué)氣相沉積(Plasma

2、Enhanced Chemical Vapor Deposition-PECVD)的方法在玻璃基片上成功制備了具有微納米階層結(jié)構(gòu)的超憎水性二氧化鈦薄膜。使用掃描電鏡、透射電鏡、原子力顯微鏡、接觸角測量儀、元素分析儀、等離子體發(fā)射光譜儀、紅外光譜儀和雙光束紫外可見光譜儀分析了薄膜的表面形貌、濕潤性能、化學(xué)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能。發(fā)現(xiàn)薄膜是由微米顆粒和納米顆粒共同組成的團聚結(jié)構(gòu)，微米的“乳突”是由納米的顆粒所筑成。薄膜的紅外光譜表明，薄膜

3、是由無機的氧化鈦和有機的低表面能物質(zhì)共同組成。水滴在薄膜上的接觸角隨著等離子體射頻功率的增強而增大，接觸角最大可達162°左右，具有非常好的憎水效果。研究表明，薄膜的微納米相結(jié)合的層階粗糙結(jié)構(gòu)和薄膜內(nèi)含有的CHx低表面能的有機化合物是薄膜產(chǎn)生超憎水性能的原因。而薄膜的微結(jié)晶和納米顆粒導(dǎo)致了紫外波段的吸收。
　　 研究了脈沖偏壓對等離子體化學(xué)氣相沉積二氧化鈦薄膜的輔助作用，并分析比較了施加脈沖偏壓和沒有施加脈沖偏壓所獲得的薄膜的性

4、能。沒有施加脈沖偏壓時，薄膜具有超憎水效果，但是施加脈沖偏壓后，薄膜的超憎水性消失，而且隨著偏壓的增加，向親水性轉(zhuǎn)變，當(dāng)脈沖偏壓達到-800V時，薄膜轉(zhuǎn)化為超親水性。由掃描電鏡和原子力顯微鏡可以觀察到，施加脈沖偏壓后，薄膜的表面形貌由非常的粗糙轉(zhuǎn)化為平坦致密的結(jié)構(gòu)。將具有超憎水性的二氧化鈦薄膜在500℃的大氣氣氛中退火一個小時后，可以發(fā)現(xiàn)薄膜轉(zhuǎn)化為超親水性能，同時伴隨著晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為銳鈦礦型。
　　 結(jié)果表明，在脈沖偏壓的輔助下