CN103447016B - 一种人工多孔二氧化钛复合结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人工多孔二氧化钛复合结构，包括衬底、过渡层、人工二氧化钛结构、孔、通气孔，其中，过渡层位于衬底的两面，且过渡层内分布有孔；人工二氧化钛结构为长方体结构，且人工二氧化钛结构上分布有孔，通气孔位于人工二氧化钛结构的内部，且贯穿人工二氧化钛结构。本发明通过设计碳薄膜的尺寸，能够人工的调节通气孔的尺寸；利用钛和碳共溅射，通过调整钛和碳的溅射功率，能够设计孔的尺寸和密度；本发明的孔和通气孔形成三维的孔状结构，当气流流入本发明的结构中，能够更有效的净化甲醛。此外，本发明的制备方法与现有的半导体工艺兼容，适合工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及多孔二氧化钛的制备领域，尤其是涉及到一种人工多孔二氧化钛复合结构及其制备方法。
背景技术
随着科技的发展，人们生活水平不断提高，人们也越来越注重身体的健康。同时，随着科技的发展，空气的污染也越来越受到人们的关注。甲醛就是空气污染物的一种。一般来说，新装修完的房子内的家具、沙发、油漆等都会释放甲醛。甲醛是一种有强烈刺激性气味的气体，一定浓度的甲醛对人的神经系统、肺、肝脏等器官均可产生伤害。
二氧化钛具有光催化特性，在紫外光的照射下，二氧化钛表面能够激发产生电子和空穴，催化甲醛与空气中的氧气反应生成二氧化碳和水，实现甲醛的净化。要使得二氧化钛能够有效的净化甲醛，必须二氧化钛的比表面积。制备多孔二氧化钛是增加比表面积的一个有效的方法。设计人工结构的多孔二氧化钛，增加比表面积，对于实现甲醛的有效净化具有重要的意义。
发明内容
本发明的技术目的是提供一种人工多孔二氧化钛复合结构，该复合结构具有人工可控的三维孔，且三维孔与空气接触的有效面积大，能够充分利用二氧化钛，提高二氧化钛分解甲醛的效率。
本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种人工多孔二氧化钛复合结构，包括衬底、过渡层、人工二氧化钛结构、孔、通气孔，其中，过渡层位于衬底的两面，且过渡层内分布有孔；人工二氧化钛结构为长方体结构，且人工二氧化钛结构上分布有孔，通气孔位于人工二氧化钛结构的内部，且贯穿人工二氧化钛结构。
上述方案中：
所述的孔的直径小于500 nm；
所述的通气孔为长方体结构，且长和宽的尺寸范围为1 μm～100 μm。
本发明提供的一种人工多孔二氧化钛复合结构的制备方法为：
步骤1：采用钛靶和碳靶，利用共溅射的方法在衬底两面镀上钛、碳复合薄膜；
步骤2：在镀有钛、碳复合薄膜的衬底上滴加紫外光抗蚀剂构成牺牲层，利用紫外曝光技术在牺牲层上得到阵列图形，使用显影的方法去除所述的阵列图形位置处的牺牲层；
步骤3：利用磁控溅射的方法在阵列图形位置沉积碳薄膜；
步骤4：采用去胶剂去除衬底上的牺牲层；
步骤5：在衬底上滴加紫外光抗蚀剂构成牺牲层，利用紫外曝光技术在牺牲层上得到阵列图案，阵列图案的位置与步骤2所述的阵列图形的位置重合，且阵列图案的宽度大于阵列图形的宽度，且阵列图案的长度小于阵列图形的长度，使用显影的方法去除所述的阵列图案位置处的牺牲层；
步骤6：将经历步骤5的衬底放置在滚轴之上，利用衬底两面的钛靶和碳靶，采用共溅射的方式，在步骤5所述的衬底上沉积钛、碳混合薄膜；
步骤7：将步骤6得到的结构放入高温炉内，温度大于500度，氧化时间大于30分钟以燃烧掉碳，形成孔，将牺牲层燃烧掉，同时将钛氧化成二氧化钛，进而得到人工多孔二氧化钛复合结构。
综上所述，本发明提供了一种人工多孔二氧化钛复合结构及其制备方法。与现有技术相比，本发明通过设计碳薄膜的尺寸，能够人工的调节通气孔的尺寸；利用钛和碳共溅射，通过调整钛和碳的溅射功率，能够设计孔的尺寸和密度；本发明的孔和通气孔形成三维的孔状结构，当气流流入本发明的结构中，能够更有效的净化甲醛。此外，本发明的制备方法与现有的半导体工艺兼容，适合工业生产。
附图说明
图1是本发明一种人工多孔二氧化钛复合结构的结构示意图；
图2为在衬底上沉积的阵列图形的碳薄膜的结构示意图；
图3为利用钛靶和碳靶共溅射制备钛、碳混合薄膜的结构示意图。
图中：1衬底、2过渡层、3人工二氧化钛结构、4孔、5通气孔、6碳薄膜、7钛靶、8碳靶、9滚轴。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明一种人工多孔二氧化钛复合结构的结构示意图；图2为在衬底上沉积的阵列图形的碳薄膜的结构示意图；图3为利用钛靶和碳靶共溅射制备钛、碳混合薄膜的结构示意图，图中，衬底1、过渡层2、人工二氧化钛结构3、孔4、通气孔5、碳薄膜6、钛靶7、碳靶8、滚轴9。对于本发明，过渡层2位于衬底1的两面，且过渡层2内分布有孔4；人工二氧化钛结构3为长方体结构，且人工二氧化钛结构3上分布有孔4，通气孔5位于人工二氧化钛结构3的内部，且贯穿人工二氧化钛结构3。
上述方案中：
所述的孔4的直径小于500 nm，对于本实施例孔的直径为100 nm；
所述的通气孔5为长方体结构，长3 μm，宽1 μm。
本发明提供的一种人工多孔二氧化钛复合结构的制备方法为：
步骤1：采用钛靶7和碳靶8，利用共溅射的方法在衬底1两面镀上钛、碳复合薄膜；
步骤2：在镀有钛、碳复合薄膜的衬底1上滴加紫外光抗蚀剂构成牺牲层，利用紫外曝光技术在牺牲层上得到阵列图形，使用显影的方法去除所述的阵列图形位置处的牺牲层；
步骤3：利用磁控溅射的方法在阵列图形位置沉积碳薄膜6，如图2所示；
步骤4：采用去胶剂去除衬底1上的牺牲层；
步骤5：在衬底1上滴加紫外光抗蚀剂构成牺牲层，利用紫外曝光技术在牺牲层上得到阵列图案，阵列图案的位置与步骤2所述的阵列图形的位置重合，且阵列图案的宽度为2 μm，长度为2 μm，使用显影的方法去除所述的阵列图案位置处的牺牲层；
步骤6：将经历步骤5的衬底1放置在滚轴9之上，利用衬底1两面的钛靶7和碳靶8，采用共溅射的方式，在步骤5所述的衬底1上沉积钛、碳混合薄膜；
步骤7：将步骤6得到的结构放入高温炉内，温度大于500度，氧化时间大于30分钟以燃烧掉碳，形成孔，将牺牲层燃烧掉，同时将钛氧化成二氧化钛，进而得到人工多孔二氧化钛复合结构。
综上所述，本发明提供了一种人工多孔二氧化钛复合结构及其制备方法。与现有技术相比，本发明通过设计碳薄膜6的尺寸，能够人工的调节通气孔的尺寸；利用钛和碳共溅射，通过调整钛和碳的溅射功率，能够设计孔的尺寸和密度；本发明的孔和通气孔形成三维的孔状结构，当气流流入本发明的结构中，能够更有效的净化甲醛。此外，本发明的制备方法与现有的半导体工艺兼容，适合工业生产。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种人工多孔二氧化钛复合结构，包括衬底、过渡层、人工二氧化钛结构、孔、通气孔，其特征在于：
所述的过渡层位于衬底的两面，且过渡层内分布有孔；所述的人工二氧化钛结构为长方体结构，且人工二氧化钛结构上分布有孔；所述的通气孔位于人工二氧化钛结构的内部，且贯穿人工二氧化钛结构；
所述的孔的直径小于500 nm；
所述的通气孔为长方体结构，且长和宽的尺寸范围为1 μm～100 μm。
2.根据权利要求1所述的一种人工多孔二氧化钛复合结构，其特征在于：所述的人工多孔二氧化钛复合结构的制备方法为：
步骤1：采用钛靶和碳靶，利用共溅射的方法在衬底两面镀上钛、碳复合薄膜；
步骤2：在镀有钛、碳复合薄膜的衬底上滴加紫外光抗蚀剂构成牺牲层，利用紫外曝光技术在牺牲层上得到阵列图形，使用显影的方法去除所述的阵列图形位置处的牺牲层；
步骤3：利用磁控溅射的方法在阵列图形位置沉积碳薄膜；
步骤4：采用去胶剂去除衬底上的牺牲层；
步骤5：在衬底上滴加紫外光抗蚀剂构成牺牲层，利用紫外曝光技术在牺牲层上得到阵列图案，阵列图案的位置与步骤2所述的阵列图形的位置重合，且阵列图案的宽度大于阵列图形的宽度，且阵列图案的长度小于阵列图形的长度，使用显影的方法去除所述的阵列图案位置处的牺牲层；
步骤6：将经历步骤5的衬底放置在滚轴之上，利用衬底两面的钛靶和碳靶，采用共溅射的方式，在步骤5所述的衬底上沉积钛、碳混合薄膜；
步骤7：将步骤6得到的结构放入高温炉内，温度大于500度，氧化时间大于30分钟以燃烧掉碳，形成孔，将牺牲层燃烧掉，同时将钛氧化成二氧化钛，进而得到人工多孔二氧化钛复合结构。
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