CN102154009A - 以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜及其制备方法 - Google Patents

以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜及其制备方法 Download PDF

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CN102154009A CN2011100543714A CN201110054371A CN102154009A CN 102154009 A CN102154009 A CN 102154009A CN 2011100543714 A CN2011100543714 A CN 2011100543714A CN 201110054371 A CN201110054371 A CN 201110054371A CN 102154009 A CN102154009 A CN 102154009A
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Abstract

本发明属于光电子信息材料领域，具体涉及一种以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜及其制备方法。该发光薄膜的基底为TiO2纳米管阵列薄膜。该发光薄膜较传统的以硅片或普通载玻片等光学平面为载体的SiO2:RE发光薄膜的发光性能有很大程度的改善。所公开的一种以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜的其制备方法主要为TiO2纳米管阵列薄膜的制备和发光薄膜的制备，其中TiO2纳米管阵列薄膜的制备采用阳极氧化法，所得TiO2纳米管阵列薄膜线管状结构较好，为整体发光薄膜提供一个有利于改善其发光性能的基底；发光薄膜的制备主要为SiO2:RE溶胶的制备和以TiO2纳米管阵列为载体的发光薄膜的制备。整个制备方法工艺条件温和、使用设备简单。

Description

以TiO<sub>2</sub>纳米管阵列为载体的SiO<sub>2</sub>:RE发光薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于光电子信息材料领域，具体涉及一种以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜及其制备方法。
背景技术
SiO2:RE发光薄膜由于稀土离子在硅或二氧化硅材料中的有效吸收截面很小，导致荧光效率不高，对于此缺陷，目前主要是通过调节掺杂离子的浓度和改变薄膜本身的微结构来提高其发光效率，然而因为薄膜的发光不仅仅决定于薄膜自身的特性，还与其基底即硅片或普通载玻片等光学平面的表面形貌、表面性能等息息相关，这样的改善技术就存有一定的局限性。
发明内容
针对现有技术的缺陷或不足，本发明的目的是：经过对稀土纳米发光薄膜的基底材料的选择、基底表面形貌与表面性能的改善以及掺杂离子的浓度、薄膜本身的微结构的调节提供一种发光效果好且表面均匀、致密无开裂的以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜。
为实现上述技术任务，本发明采取如下的技术解决方案：
本发明的基本构思是：TiO2纳米管已成功应用于光催化降解有机物、光解水、太阳能电池﹑气敏传感器、电致变色器件和生物医用材料等领域，本发明正是基于TiO2纳米管优越的光电性能，选用其作为SiO2:RE发光薄膜的基底，并通过对基底材料即TiO2纳米管阵列薄膜的表面形貌、纳米管薄膜的生长模式、纳米管的性状进行调制以改善SiO2:RE发光薄膜的发光效率，以TiO2纳米管阵列薄膜为基底制备SiO2:RE发光薄膜。具体技术方案如下：
一种以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜，其特征在于，该SiO2:RE发光薄膜的基底为TiO2纳米管阵列薄膜。
本发明的另一目的是提供一种上述以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜的制备方法。具体采用下列步骤得以实现：
步骤一，TiO2纳米管阵列薄膜的制备：
（1）将钛片于丙酮溶液中超声清洗后用去离子水清洗；
（2）将清洗过的钛片放入氢氟酸-硝酸混合液中进行化学抛光处理，其中氢氟酸与硝酸的体积比为1:3；
（3）将经化学抛光处理过的钛片放入乙醇中超声清洗；
（4）以浓度为0.1mol/L～0.7mol/L的氯化铵水溶液为电解液，并以碳棒为阴极，经上述步骤（3）处理过的钛片为阳极，在电压为12～35伏的条件下，阳极氧化2min-5min得到TiO2纳米管阵列薄膜；
步骤二，发光薄膜的制备：
（1）制备稀土掺杂二氧化硅SiO2:RE溶胶，该制备过程是以正硅酸乙酯、无水乙醇一、无水乙醇二、蒸馏水、硼酸、铝盐和稀土可溶性盐为原料，其中正硅酸乙酯︰无水乙醇一︰无水乙醇二︰蒸馏水︰硼酸︰铝盐︰稀土可溶性盐的摩尔比为1.0:1.7:2.3:4.0:0.2: 0.001～0.006:0.002～0.006，并通过下列步骤实现：
（a）将正硅酸乙酯溶于无水乙醇一中得到溶液A；
（b）将硼酸、无水乙醇二和蒸馏水混合后并调节其pH值至1～2得到溶液B；
（c）混合溶液A和溶液B，并于混合后的溶液中加入铝盐混匀；
（d）于步骤（c）中所得到的混合溶液中加入稀土可溶性盐并充分搅拌，接着进行陈化处理得到稀土掺杂二氧化硅SiO2:RE溶胶；
（2）用步骤一制得的TiO2纳米管阵列薄膜作为基底，并用制得的稀土掺杂二氧化硅SiO2:RE溶胶采取浸渍提拉法或旋转涂覆法制备湿膜；
（3）将湿膜在室温下放置5小时～12小时后进行退火处理，然后冷却至室温得到以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜。
本发明的其他技术特征为：
步骤一（3）中所述乙醇为无水乙醇。
所述铝盐为九水硝酸铝、氯化铝或硫酸铝。
所述稀土可溶性盐为六水硝酸铽、硝酸铕或硝酸镝等其他常用的稀土可溶性盐。
步骤二（2）中所述的采取浸渍提拉法制备湿膜的过程为：将步骤一制备得的二氧化钛纳米管阵列薄膜浸在SiO2:RE溶胶中，匀速缓慢提拉，涂得第一层膜，再将涂有第一层膜的二氧化钛纳米管阵列薄膜放入恒温干燥箱中，在50℃的温度下烘干，再对烘干涂有第一层膜的二氧化钛纳米管阵列薄膜重复进行上述涂膜—烘干操作，得到涂有多层SiO2:RE溶胶膜的二氧化钛纳米管阵列薄膜，即湿膜。
步骤二（3）中所述的退火处理条件为：先以3℃/min的速率升温至300℃，接着以10℃/min的速率升温至500～850℃后恒温放置2小时。
所述陈化处理为在室温下放置48小时。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点：
（1）在口径较大的TiO2纳米管阵列薄膜上镀SiO2:RE发光薄膜，会使得SiO2:RE发光薄膜层的平整度受到影响，覆盖在TiO2纳米管上的SiO2:RE发光薄膜部分会有一定的下陷形成包覆结构，使得整个SiO2:RE发光薄膜表面形貌发生变化改善发光效果。
（2）在TiO2纳米管阵列薄膜层和SiO2:RE发光薄膜层的交界部分，发光薄膜原本的Si-O-Si键，在经过退火处理后，使得Ti参与到了Si-O的网络结构中形成Si-O-Ti键，改变了稀土离子的配位环境，从而改善薄膜的发光效果，即重组了发光薄膜的微结构，形成新的Si-O-Ti键，改变稀土离子的配位环境改善了发光。
（3）通过纳米管的特征，改变了发光薄膜层的形貌，由于纳米管的量子限域效应，增加了发光的强度，进而使得发光薄膜材料的发光强度得到很大的提高。
（4）本发明所提供的制备方法工艺条件温和、使用设备简单。
附图说明
图1为实施例1中步骤一制备得的二氧化钛纳米管阵列薄膜的扫描电镜（SEM）图；
图2为实施例1制备的以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:Tb3+发光薄膜的3-D扫描图，其中横坐标表示发射光的波长，纵坐标表示激发光的波长；
图3中的1线为实施例1制备的以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:Tb3+发光薄膜的发射光谱图；No线为以钛片为载体的SiO2:Tb3+发光薄膜发射光谱图，其中激发波长λEX=225nm，横坐标为发射光的波长，纵坐标为发射光的相对强度；
图4为实施例2制备的以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:Tb3+发光薄膜的发射光谱图，其中激发波长λEX=225nm，横坐标为发射光的波长，纵坐标为发射光的相对强度；
图5为实施例3制备的以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:Tb3+发光薄膜的发射光谱图，其中激发波长λEX=225nm，横坐标为发射光的波长，纵坐标为发射光的相对强度；
图6为实施例5制备的以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:Tb3+发光薄膜的发射光谱图，其中激发波长λEX=225nm，横坐标为发射光的波长，纵坐标为发射光的相对强度。
以下结合实施例与附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
一种以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜，该SiO2:RE发光薄膜的基底为TiO2纳米管阵列薄膜。该以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜较传统的以硅片或普通载玻片等光学平面为载体的SiO2:RE发光薄膜的发光性能有很大程度的改善。
一种上述TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜的制备方法，通过下列步骤实现：
步骤一，TiO2纳米管阵列薄膜的制备：
（1）将钛片于丙酮溶液中超声清洗后用去离子水清洗；
（2）将清洗过的钛片放入氢氟酸-硝酸混合液中进行化学抛光处理去除表面氧化膜，其中氢氟酸与硝酸的体积比为1:3；
（3）将经化学抛光处理过的钛片放入乙醇中超声清洗；该步中的乙醇优选用无水乙醇；
（4）以浓度为0.1mol/L～0.7mol/L的氯化铵水溶液为电解液，并以碳棒为阴极、经上述步骤（3）处理过的钛片为阳极，在电压为12～35伏的条件下，阳极氧化2min-5min得到TiO2纳米管阵列薄膜；
步骤二，发光薄膜的制备：
（1）制备稀土掺杂二氧化硅SiO2:RE溶胶，该制备过程以正硅酸乙酯、无水乙醇一、无水乙醇二、蒸馏水、硼酸、铝盐和稀土可溶性盐为原料，其中正硅酸乙酯︰无水乙醇一︰无水乙醇二︰蒸馏水︰硼酸︰铝盐︰稀土可溶性盐的摩尔比为1.0:1.7:2.3:4.0:0.2: 0.001～0.006:0.002～0.006，并通过下列步骤实现：
（a）将正硅酸乙酯溶于无水乙醇一中得到溶液A；
（b）将硼酸、无水乙醇二和蒸馏水混合后并调节其pH值至1～2得到溶液B；
（c）混合溶液A和溶液B，并于混合后的溶液中加入铝盐混匀；
（d）于步骤（c）中所得到的混合溶液中加入稀土可溶性盐充分搅拌混匀，接着进行陈化处理得到均匀、透明的稀土掺杂二氧化硅SiO2:RE溶胶；其中的陈化处理为在室温下放置48小时；
其中的铝盐为九水硝酸铝、氯化铝或硫酸铝；稀土可溶性盐为六水硝酸铽、硝酸铕或硝酸镝等其他常用的稀土可溶性盐；
（2）用步骤一制得的TiO2纳米管阵列薄膜作为基底，并用制得的稀土掺杂二氧化硅SiO2:RE溶胶采取浸渍提拉法或旋转涂覆法制备湿膜，该湿膜的厚度可通过调节提拉速度与提拉次数或匀胶机的转速来控制；
（3）将湿膜在室温下放置5小时～12小时后进行退火处理，然后自然冷却至室温得到最终的以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜，其中退火处理条件为：先以3℃/min的速率升温至300℃，接着以10℃/min的速率升温至500～850℃后恒温放置2小时，该退火处理过程可在马弗炉中进行。
需要说明的是，制备过程中所用钛片的大小和碳棒的大小可根据相关生产设备的大小选择适当的尺寸。
以下是发明人给出的实施例，这些实施例是为了进一步理解本发明，本发明不限于这些实施例。
实施例1：
本实施例的制备步骤为：
步骤一，TiO2纳米管阵列薄膜的制备：
（1）将大小为长×宽：40mm×20mm的钛片放在丙酮溶液中超声清洗除油后用去离子水清洗；
（2）将清洗过的钛片放入氢氟酸-硝酸混合液中进行化学抛光处理去除表面氧化膜，其中氢氟酸与硝酸的体积比为1:3；
（3）将经化学抛光处理过的钛片放入无水乙醇中超声清洗；
（4）以浓度为0.3mol/L的氯化铵水溶液为电解液，并以碳棒（大小为4cm×5cm×0.5cm）为阴极、经上述步骤（3）处理过的钛片为阳极，在电压为26.6伏的条件下，阳极氧化2min得到TiO2纳米管阵列薄膜；
步骤二，发光薄膜的制备：
（该实施例中的正硅酸乙酯︰无水乙醇一︰无水乙醇二︰蒸馏水︰硼酸︰铝盐︰稀土可溶性盐的摩尔比为：1.0:1.7:2.3:4.0:0.2: 0.002:0.0049）
（1）将22.4ml正硅酸乙酯Si(C2H5O)4溶于10ml无水乙醇一中得到溶液A；
（2）将1.2368g硼酸，13.6ml无水乙醇二和7.2ml蒸馏水混合后调节其pH值为1～2得到溶液B；
（3）混合溶液A和溶液B，并于混合后的溶液中加入0.075026g九水硝酸铝混匀后置于室温；
（4）于步骤（3）中所得到的混合溶液中加入0.27146g六水硝酸铽充分搅拌混匀，接着在室温下放置48h进行陈化处理得到均匀、透明的铽掺杂二氧化硅SiO2: Tb3+溶胶；
（5）用制备好的二氧化钛纳米管阵列薄膜作基底，将陈化好的SiO2: Tb3+溶胶采取旋转涂覆法制膜，匀胶机转台以3000r/min的角速度旋转，得到湿膜；
（6）将湿膜在室温下放置5h～12h后在马弗炉中进行退火处理，然后自然冷却至室温得到以TiO2纳米管阵列为载体的稀土铽掺杂SiO2发光薄膜，其中退火处理的条件为：先以3℃/min的速率升温到300℃，再以10℃/min的速率升温到750℃，而后在750℃条件下保温2小时。
如图1所示，本实施例步骤一得到的二氧化钛纳米管阵列薄膜的SEM测试结果，样品具有比较好的线管状结构；
如图2所示，激发和发射的监控波段分别为200～450nm和450～650nm，图中有四个发射较强的波峰为488nm、545nm、585nm和619nm其中，545nm处发光最强，该样品的最强发光峰位在545nm；
从图3上可以看出未经处理的以Ti片为载体的SiO2:Tb3+发光薄膜的发光光谱比以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:Tb3+发光薄膜的发光光谱弱，由此，得出基底为TiO2纳米管阵列对薄膜SiO2:Tb3+的发光特性有很大的促进作用。
实施例2：
本实施例的制备步骤为：
步骤一，TiO2纳米管阵列薄膜的制备：
（1）将大小为长×宽：40mm×20mm的钛片放在丙酮溶液中超声清洗除油5min后用去离子水清洗；
（2）将清洗过的钛片放入氢氟酸-硝酸混合液中进行化学抛光处理30秒，其中氢氟酸与硝酸的体积比为1:3；
（3）将经化学抛光处理过的钛片放入无水乙醇中超声清洗；
（4）以浓度为0.3mol/L的氯化铵水溶液为电解液，并以碳棒（大小为4cm×5cm×0.5cm）为阴极、经上述步骤（3）处理过的钛片为阳极，在电压为13.7伏，阳极氧化2min得到TiO2纳米管阵列薄膜；
步骤二，发光薄膜的制备：
（该实施例中的正硅酸乙酯︰无水乙醇一︰无水乙醇二︰蒸馏水︰硼酸︰铝盐︰稀土可溶性盐的摩尔比为：1.0:1.7:2.3:4.0:0.2: 0.002:0.0049）
（1）将22.4ml正硅酸乙酯Si(C2H5O)4溶于10ml无水乙醇一中得到溶液A；
（2）将1.2368g硼酸、13.6ml无水乙醇二和7.2ml蒸馏水混合后调节其pH值为1～2得到溶液B；
（3）混合溶液A和溶液B，并于混合后的溶液中加入0.075026g九水硝酸铝混匀后置于室温；
（4）于步骤（3）中所得到的混合溶液中加入0.27146g六水硝酸铽充分搅拌后，一般为4h以上，接着在室温下放置48h进行陈化处理后得到均匀、透明的SiO2:Tb3+溶胶；
（5）用制备好的二氧化钛纳米管阵列薄膜作基底，将陈化好的SiO2: Tb3+溶胶采取旋转涂覆法制膜，匀胶机转台以3000r/min的角速度旋转，得到湿膜；
（6）将湿膜在室温下放置5h～12h后在马弗炉中进行退火处理，然后自然冷却至室温得到以TiO2纳米管阵列为载体的稀土铽掺杂SiO2发光薄膜，其中退火处理的条件为：先以3℃/min的速率升温到300℃，再以10℃/min的速率升温到750℃，而后在750℃条件下保温2小时。
实施例3：
本实施例的制备步骤为：
步骤一，TiO2纳米管阵列薄膜的制备：
（1）将大小为长×宽：40mm×20mm的钛片放在丙酮溶液中超声清洗除油5min后用去离子水清洗；
（2）将清洗过的钛片放入氢氟酸-硝酸混合液中进行化学抛光处理30秒除去表面氧化膜，其中氢氟酸与硝酸的体积比为1:3；
（3）将经化学抛光处理过的钛片放入无水乙醇中超声清洗；
（4）以浓度为0.1mol/L的氯化铵水溶液为电解液，并以碳棒（大小为4cm×5cm×0.5cm）为阴极、经上述步骤（3）处理过的钛片为阳极，在电压为21.6伏的条件下，阳极氧化2min得到TiO2纳米管阵列薄膜；
步骤二，发光薄膜的制备：
（该实施例中的正硅酸乙酯︰无水乙醇一︰无水乙醇二︰蒸馏水︰硼酸︰铝盐︰稀土可溶性盐的摩尔比为：1.0:1.7:2.3:4.0:0.2: 0.002:0.0049）
（1）将22.4ml正硅酸乙酯Si(C2H5O)4溶于10ml无水乙醇一中得到溶液A；
（2）将1.2368g硼酸，13.6ml无水乙醇二和7.2ml蒸馏水混合后调节其pH值为1～2得到溶液B；
（3）混合溶液A和溶液B，并于混合后的溶液中加入0.075026g九水硝酸铝混匀后置于室温；
（4）于步骤（3）中所得到的混合溶液中加入0.27146g六水硝酸铽充分搅拌混匀，接着在室温下放置48h进行陈化处理得到均匀、透明的SiO2: Tb3+溶胶；
（5）用制备好的二氧化钛纳米管阵列薄膜作基底，将陈化好的SiO2: Tb3+溶胶采取旋转涂覆法制膜，匀胶机转台以3000r/min的角速度旋转，得到湿膜；
（6）将湿膜在室温下放置5h～12h后在马弗炉中进行退火处理，然后自然冷却至室温得到以TiO2纳米管阵列为载体的稀土铽掺杂SiO2发光薄膜，其中退火处理的条件为：先以3℃/min的速率升温到300℃，再以10℃/min的速率升温到750℃，而后在750℃条件下保温2小时。
实施例4：
步骤一，TiO2纳米管阵列薄膜的制备：
（1）将大小为长×宽：40mm×20mm的钛片放在丙酮溶液中超声清洗除油5min后用去离子水清洗；
（2）将清洗过的钛片放入氢氟酸-硝酸混合液中进行化学抛光处理30秒，其中氢氟酸与硝酸的体积比为1:3；
（3）将经化学抛光处理过的钛片放入无水乙醇中超声清洗；
（4）以浓度为0.7mol/L的氯化铵水溶液为电解液，并以碳棒（大小为4cm×5cm×0.5cm）为阴极、经上述步骤（3）处理过的钛片为阳极，在电压为26.5伏的条件下，阳极氧化2min得到TiO2纳米管阵列薄膜；
步骤二，发光薄膜的制备：
（该实施例中的正硅酸乙酯︰无水乙醇一︰无水乙醇二︰蒸馏水︰硼酸︰铝盐︰稀土可溶性盐的摩尔比为：1.0:1.7:2.3:4.0:0.2:0.002:0.0049）
（1）将22.4ml正硅酸乙酯Si(C2H5O)4溶于10ml无水乙醇一中得到溶液A；
（2）将1.2368g硼酸、13.6ml无水乙醇二和7.2ml蒸馏水混合后用浓盐酸调节其pH值为1～2得到溶液B；
（3）混合溶液A和溶液B，并于混合后的溶液中加入0.075026g Al(NO3) 3·9H2O混匀后置于室温；
（4）于步骤（3）中所得到的混合溶液中加入0.27146g六水硝酸铽搅拌4h以上，接着在室温下进行陈化处理48h得到均匀、透明的SiO2: Tb3+溶胶；
（5）用制备好的二氧化钛纳米管阵列薄膜作基底，将陈化好的SiO2: Tb3+溶胶采取旋转涂覆法制膜，匀胶机转台以3000r/min的角速度旋转，得到湿膜；
（6）将湿膜在室温下放置5h～12h后在马弗炉中进行退火处理，然后自然冷却至室温得到以TiO2纳米管阵列为载体的稀土铽掺杂SiO2发光薄膜，其中退火处理的条件为：先以3℃/min的速率升温到300℃，再以10℃/min的速率升温到750℃，而后在750℃条件下保温2小时。
实施例5：
步骤一，TiO2纳米管阵列薄膜的制备：
（1）将大小为长×宽：40mm×20mm的钛片放在丙酮溶液中超声清洗除油后用去离子水清洗；
（2）将清洗过的钛片放入氢氟酸-硝酸混合液中进行化学抛光处理去除表面氧化膜，其中氢氟酸与硝酸的体积比为1:3；
（3）将经化学抛光处理过的钛片放入无水乙醇中超声清洗；
（4）以浓度为0.3mol/L的氯化铵水溶液为电解液，并以碳棒（大小为4cm×5cm×0.5cm）为阴极、经上述步骤（3）处理过的钛片为阳极，在电压为34.4伏的条件下，阳极氧化5min得到TiO2纳米管阵列薄膜；
步骤二，发光薄膜的制备：
（该实施例中的正硅酸乙酯︰无水乙醇一︰无水乙醇二︰蒸馏水︰硼酸︰铝盐︰稀土可溶性盐的摩尔比为：1.0:1.7:2.3:4.0:0.2:0.002:0.0049）
（1）将22.4ml正硅酸乙酯Si(C2H5O)4溶于10ml无水乙醇一中得到溶液A；
（2）将1.2368g硼酸、13.6ml无水乙醇二和7.2ml蒸馏水混合后用浓盐酸调节其pH值为1～2得到溶液B；
（3）混合溶液A和溶液B，并于混合后的溶液中加入0.075026g Al(NO3) 3·9H2O搅拌15min后置于室温；
（4）于步骤（3）中所得到的混合溶液中加入0.27146g六水硝酸铽搅拌4h以上，接着在室温下进行陈化处理48h得到均匀、透明的SiO2: Tb3+溶胶；
（5）用制备好的二氧化钛纳米管阵列薄膜作基底，采用提拉法制膜，将二氧化钛纳米管阵列薄膜浸在SiO2:Tb3+溶胶中，匀速缓慢提拉，涂得第一层膜，再将涂有第一层膜二氧化钛纳米管阵列薄膜放入恒温干燥箱中，在50℃的温度下烘干，再将烘干涂有第一层膜二氧化钛纳米管阵列薄膜重复涂膜—烘干得到涂有四层SiO2: Tb3+溶胶膜的二氧化钛纳米管阵列薄膜，即湿膜；
（6）将湿膜在室温下放置5h～12h后在马弗炉中进行退火处理，然后自然冷却至室温得到以TiO2纳米管阵列为载体的稀土铽掺杂SiO2发光薄膜，其中退火处理的条件为：先以3℃/min的速率升温到300℃，再以10℃/min的速率升温到750℃，而后在750℃条件下保温2小时。

Claims (8)

1.一种以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜，其特征在于，该SiO2:RE发光薄膜的基底为TiO2纳米管阵列薄膜。
2.一种权利要求1所述的以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜的制备方法，其特征在于，该方法采用下列步骤进行：
步骤一，TiO2纳米管阵列薄膜的制备：
（1）将钛片于丙酮溶液中超声清洗后用去离子水清洗；
（2）将清洗过的钛片放入氢氟酸-硝酸混合液中进行化学抛光处理，其中氢氟酸与硝酸的体积比为1:3；
（3）将经化学抛光处理过的钛片放入乙醇中超声清洗；
（4）以浓度为0.1mol/L～0.7mol/L的氯化铵水溶液为电解液，并以碳棒为阴极、经上述步骤（3）处理过的钛片为阳极，在电压为12伏～35伏的条件下，阳极氧化2min-5min得到TiO2纳米管阵列薄膜；
步骤二，发光薄膜的制备：
（1）制备稀土掺杂二氧化硅SiO2:RE溶胶，该制备过程是以正硅酸乙酯、无水乙醇一、无水乙醇二、蒸馏水、硼酸、铝盐和稀土可溶性盐为原料，其中正硅酸乙酯︰无水乙醇一︰无水乙醇二︰蒸馏水︰硼酸︰铝盐︰稀土可溶性盐的摩尔比为1.0:1.7:2.3:4.0:0.2: 0.001～0.006:0.002～0.006，并通过下列步骤实现：
（a）将正硅酸乙酯溶于无水乙醇一中得到溶液A；
（b）将硼酸、无水乙醇二和蒸馏水混合后并调节其pH值至1～2得到溶液B；
（c）混合溶液A和溶液B，并于混合后的溶液中加入铝盐混匀；
（d）于步骤（c）中所得到的混合溶液中加入稀土可溶性盐并充分搅拌，接着进行陈化处理得到稀土掺杂二氧化硅SiO2:RE溶胶；
（2）用步骤一制得的TiO2纳米管阵列薄膜作为基底，并用制得的稀土掺杂二氧化硅SiO2:RE溶胶采取浸渍提拉法或旋转涂覆法制备湿膜；
（3）将湿膜在室温下放置5小时～12小时后进行退火处理，然后冷却至室温得到以TiO2纳米管阵列为载体的SiO2:RE发光薄膜。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一（3）中所述乙醇为无水乙醇。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铝盐为九水硝酸铝、氯化铝或硫酸铝。
5.如权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述稀土可溶性盐为六水硝酸铽、硝酸铕或硝酸镝等其他常用的稀土可溶性盐。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤二（2）中所述的采取浸渍提拉法制备湿膜的过程为：将步骤一制备得的二氧化钛纳米管阵列薄膜浸在SiO2:RE溶胶中，匀速缓慢提拉，涂得第一层膜，再将涂有第一层膜的二氧化钛纳米管阵列薄膜放入恒温干燥箱中，在50℃的温度下烘干，再对烘干涂有第一层膜的二氧化钛纳米管阵列薄膜重复进行涂膜——烘干操作，得到涂有多层SiO2:RE溶胶膜的二氧化钛纳米管阵列薄膜，即湿膜。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤二（3）中所述的退火处理条件为：先以3℃/min的速率升温至300℃，接着以10℃/min的速率升温至500～850℃后恒温放置2小时。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述陈化处理为在室温下放置48小时。
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