TiO2納米棒薄膜的水熱誘導生長及表征.pdf

1、作為最重要的寬禁帶半導體二氧化鈦(TiO2)材料,其納米化可表現(xiàn)出一些體材料無法具有的優(yōu)越性能,從而可進一步推動TiO2在新領域中的應用?；诨錞iO2納米結構形式的材料適合于光電器件上的應用,而一維納米結構作為構筑基元,又可制作具有高比表面積等特性的器件。因此,可控地制備基于基板一維納米結構材料,即納米棒薄膜或陣列,是當前納米材料研究重要方向。本文以納米點薄膜和納米致密薄膜為誘導層,在硅基上水熱可控地生長出TiO2納米棒薄膜,并對此

2、制備及性能進行了系統(tǒng)的研究。
　　 本文先用分相自組裝法在基板上旋涂一層納米致密薄膜以及納米點薄膜TiO2誘導層,經(jīng)不同溫度熱處理后對其進行水熱處理。結果表明:當熱處理溫度為500℃時,基板上誘導層為銳鈦礦相,隨熱處理溫度的升高,基板上薄膜的晶型發(fā)生改變,當熱處理溫度升高到800℃時,誘導層中有金紅石相出現(xiàn)。當誘導層為無定形時,經(jīng)水熱處理后基板上沒有TiO2納米棒的生長;當誘導層中出現(xiàn)金紅石相時,其誘導能力較僅為銳鈦礦時有所增加

3、。本文制備的TiO2納米點薄膜作為誘導層經(jīng)相同條件水熱處理誘導一維TiO2納米棒的生長能力較TiO2納米致密薄膜為晶種的誘導能力強。
　　 通過水熱參數(shù)的改變,可以改變TiO2納米棒的形貌、尺寸以及密度。SEM結果顯示:采用三氯化鈦為鈦源時納米棒形貌為針狀;采用鈦酸四丁酯(TBOT)為鈦源時生長的納米棒為四方棒狀。鈦源濃度變化時,基板上。TiO2納米棒密度可控制在～3.7-～83μm-2,直徑在～20-～244nm,長度在～18

4、0-～826nm范圍內變化。隨水熱時間變化,基板上納米棒尺寸和密度也相應變化。
　　 XRD及TEM測試結果顯示:三氯化鈦和鈦酸四丁酯為鈦源時,基板上TiO2納米棒均為金紅石相,棒生長方向分別是[101]和[001]。
　　 兩種形貌的納米棒均由無數(shù)細小的納米纖維組成,在強酸環(huán)境中,基板上誘導層在強酸環(huán)境下先溶解然后沉積出穩(wěn)定的金紅石相,作為生長金紅石納米棒的晶種,再經(jīng)取向黏附過程形成由無數(shù)納米纖維組成的棒狀結構。