[发明专利]一种氮氧化钛薄膜及其基于激光剥离技术的制备方法

说明书

本发明提供一种氮氧化钛薄膜及其基于激光剥离技术的制备方法，包括：步骤1，将氮化钛陶瓷片放置到实验平台上，然后将洁净的玻璃基片放置到氮化钛陶瓷片上，使玻璃基片的下表面与氮化钛陶瓷片完全且紧密贴合；步骤2，采用脉冲激光器发出激光功率为2W，扫描速率为400mm/s的激光，将氮化钛颗粒从氮化钛陶瓷片上剥离到玻璃基片的表面且氮化钛颗粒与氧元素结合，得到附着在玻璃基片下面的氮氧化钛膜层；步骤3，采用脉冲激光器发出激光功率为2W，扫描速率为400mm/s或700mm/s的激光对氮氧化钛膜层进行辐照，得到氮氧元素含量得到改变的氮氧化钛薄膜。本发明的方法操作简单，成本低廉，且制备得到的氮氧化钛薄膜具有不错的热稳定性和附着力。

技术领域

本发明属于薄膜制备技术领域，具体涉及一种氮氧化钛薄膜及其基于激光剥离技术的制备方法。

背景技术

随着人类的发展，化石燃料的枯竭和其使用带来的危害愈发明显，人类社会不得不重视能源问题产生的影响。太阳能催化被认为是未来解决能源问题和环境污染的理想途径之一，而利用光来进行催化反应，最重要的就是催化剂。

TiO₂纳米材料的禁带宽度为3.2eV，对紫外光有强的吸收作用，是一种廉价清洁无污染并且相对高效的催化剂，可用于光解水制氢以及光降解污染物。但是由于其禁带宽度较大，纯的TiO₂半导体材料只在紫外光照射下才具有光催化活性。而辐射到地球上的太阳光只有5％是紫外光，为了使TiO₂纳米半导体材料在可见光下具有催化效果，研究人员尝试了很多种方法，诸如N、F、S、B、C、P等的阴离子掺杂和Fe、Cr、Pt、Ta等的金属阳离子掺杂，都可以有效降低TiO₂纳米半导体材料的禁带宽度，使其具有可见光催化活性。

通过氮掺杂TiO₂的方法制备的氮氧化钛纳米薄膜催化剂具有可见光催化特性，并且该薄膜催化剂的可见光催化的效率与氮元素含量有关。据报道，研究人员制备氮氧化钛纳米薄膜并且调控其中的氮氧元素的含量或需要通过复杂的化学方法，或需要借助精密的设备，工艺繁琐，耗时较长，并且可能会对环境造成一定的污染。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种氮氧化钛薄膜及其基于激光剥离技术的制备方法。

本发明提供了一种基于激光剥离技术的氮氧化钛薄膜的制备方法，具有这样的特征，包括如下步骤：步骤1，将氮化钛陶瓷片放置到实验平台上，然后将洁净的玻璃基片放置到氮化钛陶瓷片上，使玻璃基片的下表面与氮化钛陶瓷片完全且紧密贴合；步骤2，采用脉冲激光器发出激光功率为2W，扫描速率为400mm/s的激光，将氮化钛颗粒从氮化钛陶瓷片上剥离到玻璃基片的表面且氮化钛颗粒与氧元素结合，得到附着在玻璃基片下面的氮氧化钛膜层；步骤3，采用脉冲激光器发出激光功率为2W，扫描速率为400mm/s或700mm/s的激光对氮氧化钛膜层进行辐照，得到氮氧元素含量得到改变的氮氧化钛薄膜。

在本发明提供的基于激光剥离技术的氮氧化钛薄膜的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，玻璃基片为K9玻璃基片，直径为30mm，厚度为1.35mm。

在本发明提供的基于激光剥离技术的氮氧化钛薄膜的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，氮化钛陶瓷片的直径为50mm，厚度为4mm。

在本发明提供的基于激光剥离技术的氮氧化钛薄膜的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，洁净的玻璃基片采用如下方法得到：用丙酮、乙醇和去离子水依次对玻璃基片分别进行15min的超声清洗，而后用氮气干燥，得到洁净干燥的玻璃基片。

在本发明提供的基于激光剥离技术的氮氧化钛薄膜的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2和步骤3中，脉冲激光器发出的激光的波长均为1064nm，扫描面积均为16mm*16mm。

一种采用上述基于激光剥离技术的氮氧化钛薄膜的制备方法制备得到的氮氧化钛薄膜。