基于自組裝技術(shù)合成納晶二氧化鈦、氧化銀薄膜的研究.pdf

1、納米薄膜或涂層材料己成為現(xiàn)代材料科學(xué)中的一個(gè)重要分支。目前制備結(jié)構(gòu)致密均一、膜厚可控并具有一定晶體結(jié)構(gòu)的納米薄膜或涂層，往往需要特殊的制備設(shè)備、復(fù)雜的制備工藝及真空、高溫等制備條件，而在復(fù)雜結(jié)構(gòu)襯底表面制備納米薄膜則更加困難。為解決以上難題，本文對(duì)一種制膜新技術(shù)進(jìn)行了探索和研究。以自組裝單層膜(SAMs)為模板誘導(dǎo)無機(jī)前驅(qū)體溶液在基底表面沉積成膜，能夠制備出高度有序、緊密堆積且具有具有功能性的納米器件。由于其制備簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模生產(chǎn)，因

2、而在工業(yè)上有著廣闊的應(yīng)用前景；并且具有傳統(tǒng)物理化學(xué)方法無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，是一種極具應(yīng)用前景的新型、清潔、高效的綠色制膜技術(shù)。 本文在50℃，利用基底表面的功能化自組裝膜層對(duì)前驅(qū)體溶液的誘導(dǎo)作用，在單晶硅或玻璃基底表面制備出與基底結(jié)合緊密、結(jié)構(gòu)致密均一、厚度可控的Ti02納米晶態(tài)薄膜。利用X射線衍射儀對(duì)Ti02膜層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)這種從較低溫度下的(NH<,4>)<,2>TiF<,6>水溶液中沉積的TiO<,2>薄膜具有銳鈦礦

3、型晶體結(jié)構(gòu)，且與基底表面結(jié)合力強(qiáng)；有良好的親水性能及透光率。 本文利用經(jīng)典的晶體成核理論，對(duì)比計(jì)算了帶有磺酸基的硅烷自組裝膜層對(duì)誘導(dǎo)沉積SnO<,2>與TiO<,2>晶態(tài)薄膜的異相成核自由能，分別為15mJ/m<'2>、62mJ/m<'2>，由此從理論上推導(dǎo)了自組裝功能膜能夠明顯降低異相成核的自由能，促進(jìn)前驅(qū)體溶液在基底表面異相成核和沉積。通過對(duì)比得到了功能膜層對(duì)SnO<,2>薄膜的成核和生長的誘導(dǎo)作用明顯優(yōu)于對(duì)TiO<,2>薄

4、膜的誘導(dǎo)作用，即SnO<,2>薄膜的生長速度優(yōu)于TiO<,2>薄膜的生長速度。 本文重點(diǎn)考察了巰丙基三甲氧基硅烷(MPS)自組裝膜層模板的誘導(dǎo)沉積作用，在單晶硅/陶瓷基底表面制備了Ag<,2>O薄膜，應(yīng)用接觸角測(cè)定儀、原子力顯微鏡、掃描電鏡、實(shí)驗(yàn)室自制的阻溫特性測(cè)試儀分析表征了薄膜的組成和結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，可在室溫下合成Ag<,2>O納米薄膜；通過對(duì)沉積膜層的考察，發(fā)現(xiàn)基底表面所形成的膜層在納米尺度內(nèi)實(shí)現(xiàn)膜厚可控。Ag<,2>