表面接枝沒(méi)食子酸和己二胺為模板調(diào)控二氧化鈦薄膜的液相沉積.pdf

1、TiO2自身具有的透明性、較寬的禁帶寬度、生物和化學(xué)惰性、強(qiáng)的氧化能力以及無(wú)毒性等特殊性質(zhì)，在涂料、高效催化劑、氣敏元件、太陽(yáng)能電池、防腐涂層、自清潔表面以及生物學(xué)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。因此，越來(lái)越多的研究者已經(jīng)開始用各種各樣的方法制備TiO2薄膜及其微圖形，例如:磁控濺射法、陽(yáng)極氧化法、濕化學(xué)法（水熱法和溶膠凝膠法）等，以上這些方法都能制備出厚度均勻且具有良好光學(xué)性質(zhì)的薄膜，但是也存在一些不足，如成本昂貴、程序復(fù)雜等。近些年，液相沉積法由

2、于其無(wú)需特殊裝備、在低溫下(25℃-100℃)即可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體金屬氧化物晶體薄膜的制備而受到了很大的關(guān)注。
　　研究發(fā)現(xiàn)，液相沉積法制備得到的薄膜，其表面性質(zhì)及性能會(huì)受到溶液參數(shù)以及基底表面官能團(tuán)的影響。直接在裸基底上面沉積，會(huì)引起形核率低、薄膜表面不均勻以及低的光電性能等缺陷。漸漸地，很多研究團(tuán)隊(duì)使用有機(jī)自組裝層或者其它化學(xué)的方法改性基底表面，對(duì)基底官能團(tuán)的影響作用做出了貢獻(xiàn)并取得了很大的進(jìn)步。從已有的研究工作中了解到，包含有-N

3、H2，-OH，-COOH等官能團(tuán)的有機(jī)分子自組裝層，在沉積過(guò)程中對(duì)顆粒的異質(zhì)形核有很大的提高，但是很少有團(tuán)隊(duì)研究這些多功能的官能團(tuán)在同一時(shí)間對(duì)TiO2薄膜的沉積及其生長(zhǎng)的影響。因此，選擇一種物質(zhì)同時(shí)具備以上官能團(tuán)，研究多官能團(tuán)對(duì)薄膜的沉積速率、質(zhì)量的影響，是很有意義的。
　　本文選擇沒(méi)食子酸(GA)和己二胺(HD)的混合液作為多官能團(tuán)有機(jī)分子，制備得到的GAHD模板具備-NH2，-OH，-COOH等多官能團(tuán)，同時(shí)，這些官能團(tuán)具有親

4、水性。模板在對(duì)基底表面進(jìn)行改性之前，用多巴胺溶液預(yù)先處理拋光洗凈的鈦片，是為了增強(qiáng)GAHD模板與基底的結(jié)合力。
　　實(shí)驗(yàn)中選取GAHD分子層作為模板來(lái)調(diào)控TiO2薄膜的沉積，通過(guò)SEM，XPS，XRD等手段表征薄膜的表面形貌、表面官能團(tuán)化學(xué)成鍵類型、薄膜晶體結(jié)構(gòu)等，一方面證明了模板的成功引入;另一方面分析討論了有無(wú)GAHD模板調(diào)控對(duì)TiO2薄膜沉積質(zhì)量的影響，如XRD的表征結(jié)果證明了有模板作調(diào)控和無(wú)模板直接沉積均可獲得納米級(jí)的銳鈦

5、礦相薄膜，但通過(guò)GAHD模板的調(diào)控作用，在沉積相同的時(shí)間后，得到的薄膜在25°峰位衍射強(qiáng)度更加明顯。為了進(jìn)一步得到薄膜的親疏水性及其光電學(xué)性能，可以通過(guò)接觸角、光致發(fā)光譜、電化學(xué)以及生物學(xué)手段進(jìn)行評(píng)價(jià)。接觸角測(cè)試結(jié)果表明兩種均薄膜具有親水性特征;PL譜結(jié)果進(jìn)一步分析得到模板調(diào)控沉積和直接在裸基底沉積得到的TiO2薄膜在373.3nm、663.3nm附近處均出現(xiàn)發(fā)光峰，但GAHD模板調(diào)控沉積得到的薄膜出現(xiàn)了更強(qiáng)的發(fā)光峰，表現(xiàn)出良好的光致發(fā)