[发明专利]一种二氧化钛纳米棒阵列薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化钛纳米棒阵列薄膜的制备方法。包括以下步骤：对基板材料进行化学清洗后用射频等离子体进行清洗，然后利用磁控溅射技术在基板上沉积钛薄膜层，经过热处理即可得到具有自清洁疏水特性的二氧化钛纳米棒阵列薄膜。相对现有技术，本发明极大的简化了具有疏水特性的二氧化钛纳米棒阵列薄膜的制备流程，且成本低廉，制备周期短，节能环保，扩大了二氧化钛薄膜的使用范围。

技术领域

本发明属于疏水表面制备领域，特别涉及一种二氧化钛纳米棒阵列薄膜的制备方法。

背景技术

二氧化钛纳米材料具有化学稳定性高、光电性能优异、使用寿命长、折射系数高等优点，在生物材料、光敏传感器、太阳能电池等领域有巨大的应用前景。目前制备二氧化钛纳米材料的主要手段为液相化学法，包括水/溶剂热法、溶胶—凝胶法、超声化学法等。申请号为CN200810118107.0提供了一种将涂有晶种的基底浸没于含有无机盐的钛盐溶液中，于30～100℃下恒温在基底表面生长二氧化钛纳米棒阵列，然后将基底取出清洗干燥后得到与基底结合牢固的二氧化钛纳米棒阵列薄膜。申请号为CN201210040343.1公开了一种将钛基板经过酸洗液(氢氟酸、硝酸、去离子水)清洗后在双氧水、硝酸、三聚氰胺组成的反应液中于60～80℃反应60～72小时，然后在PH为1.3～4.0，温度为60～80℃的热水中反应20～72小时，再经去离子水清洗，干燥得到了二氧化钛纳米棒阵列薄膜。但上述这些方法均存在制备过程繁琐，且液相化学法、溶胶—凝胶法具有原料成本高、制备流程多而导致制备周期长、使用的溶剂污染大等缺点。

自清洁表面因为其独特的润湿性，具有优异的防污、防雾、防腐蚀、防覆冰等性能，其在工程领域的应用价值日趋重要。但自清洁表面的制备往往比较繁琐，通常是通过一系列的制备手段构造出粗糙的微纳米复合结构然后再通过化学修饰实现。申请号为CN200610135431.4提供了一种基于超亲/超疏水特性的钛表面微米级图案的构筑方法，首先通过阳极氧化在钛片表面构筑二氧化钛阵列，再通过氟硅烷修饰得到了超疏水表面。申请号为CN101748411A提供了一种简化的通过钛或钛合金表面制备疏水表面的方法，但也需要对钛或者钛合金进行碱热法得到微纳米复合结构再结合三甲氧基全氟庚基硅烷等低表面能的化学药剂修饰得到超疏水表面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化钛纳米棒阵列薄膜的制备方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种二氧化钛纳米棒阵列薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，对待加工的基板材料表面进行化学清洗；

步骤2，利用射频等离子体对基板材料表面进行清洗；

步骤3，利用真空磁控溅射沉积技术在基板表面沉积一层钛薄膜层；

步骤4，对镀好的钛薄膜层在真空管式高温烧结炉中进行热处理，完成具有自清洁疏水特性的二氧化钛纳米棒阵列薄膜的制备。

进一步的，步骤2中对基板材料表面进行射频等离子体清洗时，磁控溅射腔室的本底真空度为5×10^-4Pa～7×10^-4Pa，通入H₂和Ar₂的混合气体，混合气体中H₂和Ar₂的体积比为4比96；气流20sccm～40sccm，气压1Pa～3Pa，采用射频电源功率70W～90W，清洗30min。