[发明专利]二氧化钛纳米薄膜制备方法及二氧化钛纳米薄膜

说明书

本发明公开了一种二氧化钛纳米薄膜制备方法及二氧化钛纳米薄膜，本发明属于二氧化钛纳米薄膜加工领域。本发明的二氧化钛纳米薄膜制备方法包括如下步骤：S1、提供惰性气体；S2、对惰性气体进行耦合，同时对惰性气体点火，产生惰性气体的等离子体火炬；S3、向惰性气体的等离子体火炬的内部通入反应气体，产生含有反应气体的等离子体火炬；S4、通过含有反应气体的等离子体火炬作用样品表面。本发明的二氧化钛纳米薄膜制备方法，其制备过程简单、易行，无二次污染。

技术领域

本发明涉及一种二氧化钛纳米薄膜加工领域，尤其是涉及一种二氧化钛纳米薄膜制备方法及二氧化钛纳米薄膜。

背景技术

二氧化钛(TiO₂)是一种宽禁带透明金属氧化物半导体，常见的晶体结构有三种：金红石、锐钛矿和板钛矿，自然界中较为常见的是锐钛矿相和金红石相，光学带隙均在3.0eV以上，具有优异的光致超亲水性、光催化性、抗光腐蚀性等性能，而受到人们广泛关注。纳米TiO₂材料因其具有高化学稳定性、高热稳定性、无毒无害、超亲水性、非迁移性等特点，被广泛应用于抗紫外材料、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、造纸工业等领域。

到目前为止，已有众多文献报道了用于制备TiO₂纳米结构的各种途径，例如溶胶凝胶法、阳极氧化法、电泳法、化学气相沉积法(CVD)、磁控溅射法等等。为了得到独特的孔隙结构和高比表面积，已经研究出了各种不同形貌结构的TiO₂，包括纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米线、纳米管等等。已有的研究表面，纳米结构能有效地提高TiO₂的光学性能、光催化活性以及光存储性能。特别是排布有序的TiO₂纳米棒阵列拥有明显的量子限域效应、高度有序的取向结构和高比表面积等特点，能有效提高电子_－空穴对的界面分离能力和载流子的定向传效率，使其在染料敏化电池、光电化学电池、光(电)催化降解污染物、传感器等技术领域有重要的应用前景。

但是，针对现有TiO₂纳米结构的制备方法普遍存在一些弊端，如：化学气相沉积(CVD)等湿法化学法需要使用大量金属钛片用于制备前驱液，成本较高；高温氧化和部分湿法化学法中持续长时间的高温或者真空条件对设备的要求较高，还有可能存在安全隐患；对钛合金或者钛片的酸洗过程消耗的强酸在回收处理过程中也容易引起环境二次污染，不利于其产业化利用。

因此，一种简便易行、无二次污染的TiO₂薄膜制备工艺成为研究着重关注的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明实施例提供一种二氧化钛纳米薄膜制备方法

本发明实施例解决上述技术问题所采取的技术方案为：提供一种二氧化钛纳米薄膜制备方法，包括如下步骤：S1、提供惰性气体；S2、提供惰性气体的等离子体火炬；S3、向惰性气体的等离子体火炬的内部通入反应气体，产生含有反应气体的等离子体火炬；S4、通过含有反应气体的等离子体火炬作用样品表面。

作为上述技术方案的进一步改进，由内至外依次设置第一气体层、第二气体层、第三气体层，所述第一气体层、所述第二气体层以及所述第三气体层三者的末端相连通；其中，所述惰性气体通过所述第二气体层与所述第三气体层通入，所述反应气体通过所述第一气体层通入。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二气体层的气体流速大于所述第三气体层的气体流速，所述第三气体层的气体流速大于所述第一气体层的气体流速。

作为上述技术方案的进一步改进，S2中，通过电感耦合或电容耦合对惰性气体进行作用。

作为上述技术方案的进一步改进，在样品的上方设置电场，使耦合产生的等离子体在电场的作用下向样品方向运动。