薄層液膜下及光照輻射條件下電化學(xué)調(diào)控制備Sol-gel薄膜.pdf

1、Sol-gel技術(shù)已經(jīng)成為制備硅烷薄膜的一種常用方法，在金屬材料表面防護預(yù)處理、電分析化學(xué)和生物傳感器、催化薄膜、表面修飾與改性等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。電化學(xué)輔助沉積法利用陰極“局部堿化”的機理，同時兼顧了sol-gel體系在酸性本體溶液中的穩(wěn)定性和電極表面局部堿性區(qū)域內(nèi)的聚合反應(yīng)。由于此方法的優(yōu)越性，近年來此技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展。本文主要研究了在電極表面局部區(qū)域內(nèi)電化學(xué)輔助沉積sol-gel硅烷膜，從理論和方法學(xué)上都進一步拓展

2、了此技術(shù)的應(yīng)用。主要研究工作包括:
　　 (1)基于溶液中物質(zhì)傳質(zhì)動力學(xué)理論，在擴散層減薄的條件下，活性物質(zhì)由于濃度梯度增大而加速擴散。利用這一原理，本論文嘗試采用薄液膜裝置，利用電極表面薄層溶液內(nèi)的O2比常規(guī)本體溶液中的O2更容易擴散到電極表面，在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成OH-催化劑的基本設(shè)想，以期促進硅烷成膜，進而制備得到了膜厚增加、致密性提高、耐蝕性能增強的硅烷膜。同時發(fā)現(xiàn)，一旦液膜厚度低于臨界最佳值，液膜越薄引起整體溶液中的

3、溶解氧含量下降，反而不利于成膜過程，導(dǎo)致耐蝕性能下降。
　　 (2)根據(jù)能帶理論，p型半導(dǎo)體受光激發(fā)后產(chǎn)生電子-空穴對分離，導(dǎo)帶(CB)中的電子在外加陰極電場作用下進入溶液發(fā)生還原反應(yīng)而生成催化劑OH-，促進光照輻射局部區(qū)域內(nèi)的OH-濃度升高并足以促進硅烷sol-gel組分的成膜，而未受光照的區(qū)域則由于陰極過程受阻，不能生成足夠的OH-而不能成膜。通過光-電結(jié)合的技術(shù)，實現(xiàn)了在p型半導(dǎo)體表面光控陰極沉積硅烷sol-gel薄膜，拓