CN106098383A - 一种透明光电催化用叉指电极及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种透明光电催化用叉指电极及其加工方法，该叉指电极从下往上依次为：基板、缓冲层和导电层；其中，所述基板由透明材质的材料组成；所述的导电层为金属层。本发明所述透明光电催化用叉指电极具有导电性能好、电信号基线稳定、光电催化效率高、可多次使用的优点。
Description
技术领域
本发明属于生物分析检测技术领域，尤其涉及一种可用于光电化学领域及生物检测领域的透明光电催化用叉指电极及其加工方法和应用。
背景技术
环境和能源是21世纪人类面临和亟待解决的重大问题。光催化具有室温深度反应和可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特性能，电催化是使电极、电解质界面上的电荷转移加速反应的一种催化作用。光电催化有望成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术，并备受瞩目。
光电催化净化技术是利用光激发半导体分解有机物的过程，其机理是半导体光催化剂受到光激发产生非平衡载流子即光生电子与空穴，电子与空穴迁移到半导体表面后，由于具有很强的氧化及还原能力，可跟与之接触的有机污染物发生氧化还原反应，将有机物分解为小分子并最终分解为 CO2 和水。光激活半导体电极价带上的光生空穴，在水中产生氧化能力极强的氢氧自由基，可使水中难于降解的有机污染物完全矿化，且作用物无选择性，降解过程可在常温常压下进行，加之该方法无须添加化学试剂，无二次污染，故成为当前水净化技术在国内外的研究前沿和开发热点。
目前应用最多的是以TiO2作为表层光催化薄膜的电极，TiO2因其光稳定性高、化学性质稳定、难溶、无毒、成本低、具有高效性，被广泛用于光催化法处理有机或无机废水。但是由于TiO2的导带宽度较宽，仅能被波长较短的紫外线激发，故使得太阳能的利用率很低。另外，由于光激发产生的电子与空穴的复合，导致光量子效率很低。
光催化氧化技术在彻底降解水中有机污染物以及利用太阳能节约能源、维持生态平衡、实现可持续发展等方面有着突出的优点,特别是当水中有机污染物浓度很高或用其他技术方法很难降解时,有着更明显的优势。为此，如何客服现有技术中存在的缺陷，有效利用光电结合的催化方法,进一步推进光催化氧化技术在水净化领域的发展，提高光电催化的效率，以期实现其社会和经济效益，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明旨在克服现有光催化方法的缺陷，本发明提供了一种透明光电催化用叉指电极及其加工方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种透明光电催化用叉指电极，该叉指电极从下往上依次为：基板、缓冲层和导电层；其中，所述基板由透明材质的材料组成；所述导电层为金属层。
所述透明材质的材料可为透明陶瓷、玻璃、有机玻璃、蓝宝石、PS、PET、PC、PMMA及其聚合物中的任一种；所述的导电层为 Ag、 Au、Pd、Pt中的一种形成的金属层或其中至少两种形成的合金层。
透明材质的基板相对于目前市面存在的叉指电极是在不透明的陶瓷片，可实现光线透过，可应用于需要对反应进行观察现象的生物传感器等当中，也可以应用于可利用光，尤其是紫外光参与的反应。相比传统的光电催化装置，该发明既提高了催化效率又提高了光能利用，更具有应用前景。
同时，电路使用的材料为电催化敏感的材料镍、铂、钯、金中的至少一种，由于这些金属材料具有独特的晶体结构，能够保证有较大的催化表面积，而光催化反应是由光生电子与空穴引起的氧化还原反应，在催化剂表面不存在固定的活性中心。因此表面积是决定反应基质吸附量的重要因素，在晶格缺陷等其它因素相同时，表面积大则吸附量大，活性就高。同时这些电催化敏感金属表面存在的羟基数量少，而表面存在的羟基会与空穴反应生成表面过氧化物起复合中心的作用，因此表面羟基越少，活性越高。在光电催化过程中，电路使用的材料为电催化敏感的材料镍、铂、钯、金中的至少一种可有效增强其光催化活性，实现叉指电极在与光学相关的光电化学、生物医疗领域发挥作用。
所述缓冲层为 Ti、Mo、W 中的至少两种形成的合金层；所述基板的厚度为0.1-1mm，所述的缓冲层的厚度为5-50µm；所述的导电层的厚度为5-50µm。
所述透明光电催化用叉指电极在25°C电路的表面电阻率值为1.60×10-8-2.20×10-8Ω·m。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种透明光电催化用叉指电极加工方法，包括以下步骤：
S1：选择透明材质的材料作为基板，按照需求将基板裁成相应尺寸；
S2：利用磁控溅射的方法，在裁好的基板表面镀上Ti、Mo、W 中的至少两种金属材料；
S3：电镀金属到所述缓冲层表面形成导电层；
S4：将线路图形转移到所述导电层；
S5：蚀刻液中蚀刻处理，获得透明光电催化用叉指电极。
所述透明材质的材料可为透明陶瓷、玻璃、有机玻璃、蓝宝石、PS、PET、PC、PMMA及其聚合物中的任一种；所述的导电层为 Ag、 Au、Pd、Pt中的一种形成的金属层或其中至少两种形成的合金层。
所述基板的厚度为0.1-1mm，所述缓冲层的厚度为5-50µm，所述导电层的厚度为5-50µm。
所述加工方法步骤S2中的磁控溅射方法具体为：溅射的靶材为高纯金属，金属的直径为 25-45mm、厚度为3-6mm。靶和基板之间的距离为10-16cm，工作气体为99. 99wt% 的高纯氮气和99. 99wt% 的高纯氩气，分别使用质量流量计控制；基板在放入真空室之前，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，溅射前将真空室气压抽到1×10-6-4×10-6Pa，并充入氩气预溅射12-17min以清洗靶面。随后通入氮气，控制总溅射气压在1×10-3-3×10-3 Pa，控制氮气与氩气的比例为2:1，溅射功率控制在1Kw-1.25Kw，溅射时间为0.5-1.5h。
所述加工方法步骤S4中将线路图形转移到所述导电层的方法为在所述基板的底面和所述导电层表面涂覆感光油墨，采用菲林曝光和显影形成线路图案；具体地，涂覆感光油墨的工艺参数为：入料传送速度为1.0-2.0m/min，涂布速度为1.8-2.8 m/min，烘烤时间为6-8m/min，烘烤温度为80-95℃；采用 LDI 曝光机对线路板进行曝光，曝光机曝光能量为8-10mJ；在曝光时对导电层蚀刻补偿为0.5-2μm。
所述加工方法步骤S4中将线路图形转移到所述导电层的另一种方法为通过光刻的方式，在所述导电层表面旋涂光刻胶，在曝光机下曝光和显影形成线路图案；具体为：光刻胶选取负胶，匀胶机设定转速1100-1500r/min和时间30-55s，在导电层上形成负胶涂层；将基片放在55-75℃的热板上，烘5-8min，然后进行图形曝光，曝光时间5-8秒，再将基片放在90-110℃的热板上，烘3-5min，之后在无掩模版的情况下曝光10-20s，两次曝光功率都保持在65-80W，随后进行显影。
与现有技术相比，本发明的优点在于 ：
（1）本发明通过改进叉指电极结构，通过将透明材质的材料用作叉指电极基板材料，可实现光线透过，也可以应用于可利用光，尤其是紫外光参与的反应。该发明既提高了催化效率又提高了光能利用，更具有应用前景。
（2）本发明针对透明光电催化用叉指电极结构的制造特点，结合现有的磁控溅射处理工艺的优势，实现了透明光电催化用叉指电极结构基板的表面金属化制备，能够在长时间内获得具有均匀的金属膜厚分布的薄膜缓冲层，为叉指电极的优异特性奠定基础；
（3）本发明的叉指电极的导电层采用电镀获得的，厚度可控，纯度高，具有导电性能好、电信号基线稳定、光电催化效率高、可多次使用等优点，可以为进一步探究与透明光电催化用叉指电极相关的结构提供便利 ；
（4）本发明采用技术方案具有兼容性好、效率高、制造方便等特点，可以充分利用现有的设备和资源，对从透明光电催化材料向叉指电极的发展具有重要意义 ；
（5）本发明的产品用作降解水中有机污染物，分解水制氢，有效利用太阳能，维持生态平衡，实现可持续发展等方面有着突出的优点；同时可用于生物传感器中，观察检测指标的颜色变化，对照标准物得到其浓度范围。
附图说明
图1是本发明叉指电极实施例1-7的剖视图。
图2是本发明叉指电极的局部示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图和对比例，对本发明进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种透明光电催化用叉指电极，该叉指电极从下往上依次为：基板1、缓冲层2和导电层3；其中，所述基板1材料为透明高分子聚酰亚胺组成；所述的导电层3为 Pd形成的金属层。
所述缓冲层为 Ti/W形成的合金层（质量比为1:1）；所述基板的厚度为0.1mm，所述的缓冲层的厚度为25µm；所述的导电层的厚度为20µm。
所述透明光电催化用叉指电极在25°C电路的表面电阻率值为1.80×10-8Ω·m。
实施例2
本实施例提供一种透明光电催化用叉指电极，该叉指电极从下往上依次为：基板1、缓冲层2和导电层3；其中，所述基板1材料为蓝宝石；所述的导电层3为 Pt形成的金属层。
所述缓冲层为Mo/W形成的合金层（Mo、W质量比为1:1）；所述基板的厚度为0.48mm，所述的缓冲层的厚度为25µm；所述的导电层的厚度为20µm。
所述透明光电催化用叉指电极在25°C电路的表面电阻率值为1.92×10-8Ω·m。
实施例3
本实施例提供一种透明光电催化用叉指电极，该叉指电极从下往上依次为：基板1、缓冲层2和导电层3；其中，所述基板1材料为透明玻璃；所述的导电层3为 Au形成的金属层。
所述缓冲层为Mo/W形成的合金层（Mo、W质量比为1:1）；所述基板的厚度为0.48mm；缓冲层的厚度为10µm；所述的导电层的厚度为10µm。
所述透明光电催化用叉指电极在25°C电路的表面电阻率值为1.92×10-8Ω·m。
实施例4
本实施例提供一种透明光电催化用叉指电极，该叉指电极从下往上依次为：基板1、缓冲层2和导电层3；其中，所述基板1材料为透明高分子聚酰亚胺；所述的导电层3为Pt形成的金属层。
所述缓冲层为Mo/W形成的合金层（Mo、W质量比为1:1）；所述基板的厚度为0.1mm，所述的缓冲层的厚度为50µm；所述的导电层的厚度为45µm。
所述透明光电催化用叉指电极在25°C电路的表面电阻率值为2.08×10-8Ω·m。
实施例5
本实施例提供一种透明光电催化用叉指电极，该叉指电极从下往上依次为：基板1、缓冲层2和导电层3；其中，所述基板1材料为透明陶瓷；所述的导电层3为 Ag形成的金属层。
所述缓冲层为Mo/W形成的合金层（Mo、W质量比为1:1）；所述基板的厚度为0.655mm，所述的缓冲层的厚度为10µm；所述的导电层的厚度为5µm。
所述透明光电催化用叉指电极在25°C电路的表面电阻率值为1.68×10-8Ω·m。
实施例6
本实施例提供一种透明光电催化用叉指电极，该叉指电极从下往上依次为：基板1、缓冲层2和导电层3；其中，所述基板1材料为透明聚对苯二甲酸乙二酯；所述的导电层3为 Pd形成的金属层。
所述缓冲层为 Mo、W形成的合金层（Mo、W质量比为1:1）；所述基板的厚度为1mm，所述的缓冲层的厚度为35µm；所述的导电层的厚度为30µm。
所述透明光电催化用叉指电极在25°C电路的表面电阻率值为2.05×10-8Ω·m。
实施例7
本实施例提供一种透明光电催化用叉指电极，该叉指电极从下往上依次为：基板1、缓冲层2和导电层3；其中，所述基板1材料为透明聚甲基丙烯酸甲酯；所述的导电层3为Au、Pt形成的合金层（Au、Pt质量比为2:1）。
所述缓冲层为 Ti、Mo形成的合金层（Ti、Mo质量比为1:1）；所述基板的厚度为0.655mm，所述的缓冲层的厚度为40µm；所述的导电层的厚度为35µm。
所述透明光电催化用叉指电极在25°C电路的表面电阻率值为2.13×10-8Ω·m。
实施例8
本实施例提供一种如实施例1所述的透明光电催化用叉指电极加工方法，包括以下步骤：
S1：选择透明高分子聚酰亚胺作为基板，按照需求将基板裁成相应尺寸；
S2：利用磁控溅射的方法，在裁好的基板表面镀上Ti、W两种金属材料，根据需要控制表面金属化的时间来调节缓冲层厚度；
S3：将Pd电镀到所述缓冲层表面形成导电层；
S4：在所述基板的底面和所述导电层表面涂覆感光油墨，采用菲林曝光和显影形成线路图案；
S5：在5M盐酸和3M硝酸的蚀刻液中蚀刻处理，获得透明光电催化用叉指电极。
步骤S2中的磁控溅射方法具体为：溅射的靶材为高纯金属，金属的直径为 35mm、厚度为5mm。靶和基板之间的距离为13cm，工作气体为99. 99wt% 的高纯氮气和99. 99wt%的高纯氩气，分别使用质量流量计控制；基板在放入真空室之前，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，溅射前将真空室气压抽到2×10-6Pa，并充入氩气预溅射15min以清洗靶面。随后通入氮气，控制总溅射气压在1×10-3 Pa，控制氮气与氩气的比例为2:1，溅射功率控制在1.1Kw，溅射时间为1h。
步骤S4中将线路图形转移到所述导电层的方法为在所述基板的底面和所述导电层表面涂覆感光油墨，采用菲林曝光和显影形成线路图案；具体地，涂覆感光油墨的工艺参数为：入料传送速度为1.5m/min，涂布速度为2.3 m/min，烘烤时间为7m/min，烘烤温度为90℃；采用 LDI 曝光机对线路板进行曝光，曝光机曝光能量为9mJ；在曝光时对导电层蚀刻补偿为1.5μm。
实施例9
本实施例提供一种如实施例2所述的透明光电催化用叉指电极的加工方法，包括以下步骤：
S1：选择蓝宝石作为基板，按照需求将基板裁成相应尺寸；
S2：利用磁控溅射的方法，在裁好的基板表面镀上Mo、W，根据需要控制表面金属化的时间来调节缓冲层厚度；
S3：将Pt电镀到所述缓冲层表面形成导电层；
S4：在所述基板的底面和所述导电层表面涂覆感光油墨，采用菲林曝光和显影形成线路图案；
S5：在5M盐酸和3M硝酸的蚀刻液中蚀刻处理，获得透明光电催化用叉指电极。
步骤S2中的磁控溅射方法具体为：溅射的靶材为高纯金属，金属的直径为 25mm、厚度为3mm。靶和基板之间的距离为10cm，工作气体为99. 99wt% 的高纯氮气和99. 99wt%的高纯氩气，分别使用质量流量计控制；基板在放入真空室之前，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，溅射前将真空室气压抽到1×10-6Pa，并充入氩气预溅射12min以清洗靶面。随后通入氮气，控制总溅射气压在1×10-3Pa，控制氮气与氩气的比例为2:1，溅射功率控制在1Kw，溅射时间为0.5h。
步骤S4中将线路图形转移到所述导电层的方法为在所述基板的底面和所述导电层表面涂覆感光油墨，采用菲林曝光和显影形成线路图案；具体地，涂覆感光油墨的工艺参数为：入料传送速度为1.5m/min，涂布速度为2.3 m/min，烘烤时间为7m/min，烘烤温度为90℃；采用 LDI 曝光机对线路板进行曝光，曝光机曝光能量为9mJ；在曝光时对导电层蚀刻补偿为1.5μm。
实施例10
本实施例提供一种如实施例3所述的透明光电催化用叉指电极的加工方法，包括以下步骤：
S1：选择透明玻璃作为基板，按照需求将基板裁成相应尺寸；
S2：利用磁控溅射的方法，在裁好的基板表面镀上Mo、W，根据需要控制表面金属化的时间来调节缓冲层厚度；
S3：将Au电镀到所述缓冲层表面形成导电层；
S4：通过光刻的方式，在所述导电层表面旋涂光刻胶，在曝光机下曝光和显影形成线路图案；
S5：在5M盐酸和3M硝酸的蚀刻液中蚀刻处理，获得透明光电催化用叉指电极。
步骤S2中的磁控溅射方法具体为：溅射的靶材为高纯金属，金属的直径为 45mm、厚度为6mm。靶和基板之间的距离为16cm，工作气体为99. 99wt% 的高纯氮气和99. 99wt%的高纯氩气，分别使用质量流量计控制；基板在放入真空室之前，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，溅射前将真空室气压抽到4×10-6Pa，并充入氩气预溅射17min以清洗靶面。随后通入氮气，控制总溅射气压在1×10-3Pa，控制氮气与氩气的比例为2:1，溅射功率控制在1.25Kw，溅射时间为0.5h。
步骤S4中将线路图形转移到所述导电层的方法为通过光刻的方式，在所述导电层表面旋涂光刻胶，在曝光机下曝光和显影形成线路图案；具体为：光刻胶选取负胶，匀胶机设定转速1500r/min和时间45s，在导电层上形成负胶涂层；将基片放在65℃的热板上，烘6min，然后进行图形曝光，曝光时间7秒，再将基片放在100℃的热板上，烘3min，之后在无掩模版的情况下曝光15s，两次曝光功率都保持在75W，随后进行显影。
实施例11
本实施例提供一种如实施例4所述的透明光电催化用叉指电极的加工方法，包括以下步骤：
S1：选择透明高分子聚酰亚胺材料作为基板，按照需求将基板裁成相应尺寸；
S2：利用磁控溅射的方法，在裁好的基板表面镀上Mo、W，根据需要控制表面金属化的时间来调节缓冲层厚度，；
S3：将Pt电镀到所述缓冲层表面形成导电层；
S4：通过光刻的方式，在所述导电层表面旋涂光刻胶，在曝光机下曝光和显影形成线路图案；
S5：蚀刻液中蚀刻处理，获得透明光电催化用叉指电极。
步骤S2中的磁控溅射方法具体为：溅射的靶材为高纯金属，金属的直径为 35mm、厚度为5mm。靶和基板之间的距离为13cm，工作气体为99. 99wt% 的高纯氮气和99. 99wt%的高纯氩气，分别使用质量流量计控制；基板在放入真空室之前，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，溅射前将真空室气压抽到2×10-6Pa，并充入氩气预溅射15min以清洗靶面。随后通入氮气，控制总溅射气压在1×10-3 Pa，控制氮气与氩气的比例为2:1，溅射功率控制在1.1Kw，溅射时间为1.25h。
步骤S4中将线路图形转移到所述导电层的方法为通过光刻的方式，在所述导电层表面旋涂光刻胶，在曝光机下曝光和显影形成线路图案；具体为：光刻胶选取负胶，匀胶机设定转速1500r/min和时间45s，在导电层上形成负胶涂层；将基片放在65℃的热板上，烘6min，然后进行图形曝光，曝光时间7秒，再将基片放在100℃的热板上，烘3min，之后在无掩模版的情况下曝光15s，两次曝光功率都保持在75W，随后进行显影。
对比例1
本实施例提供一种陶瓷基板叉指电极，该叉指电极从下往上依次为：基板、缓冲层和导电层；其中，所述基板材料为陶瓷；所述的导电层为 Cu。
所述缓冲层为 Mo、W 中形成的合金层（Mo、W质量比为1:1）；所述基板的厚度为0.655mm，所述的缓冲层的厚度为50µm；所述的导电层的厚度为45µm。
所述陶瓷基板叉指电极在25°C电路的表面电阻率值为1.55×10-5Ω·m。
对比例2
本实施例提供一种陶瓷基板叉指电极，该叉指电极从下往上依次为：基板、缓冲层和导电层；其中，所述基板材料为陶瓷；所述的导电层为 Ag。
所述缓冲层为 Mo、W 中形成的合金层（Mo、W质量比为1:1）；所述基板的厚度为1mm，所述的缓冲层的厚度为25µm；所述的导电层的厚度为20µm。
所述陶瓷基板叉指电极在25°C电路的表面电阻率值为1.8×10-6Ω·m。
对比例3
本对比例提供一种如实施例1所述的透明光电催化用叉指电极加工方法，包括以下步骤：
S1：选择透明高分子聚酰亚胺作为基板，按照需求将基板裁成相应尺寸；
S2：利用磁控溅射的方法，在裁好的基板表面镀上Ti、W两种金属材料，根据需要控制表面金属化的时间来调节缓冲层厚度；
S3：将Pd电镀到所述缓冲层表面形成导电层；
S4：在所述基板的底面和所述导电层表面涂覆感光油墨，采用菲林曝光和显影形成线路图案；
S5：在5M盐酸和3M硝酸的蚀刻液中蚀刻处理，获得透明光电催化用叉指电极。
步骤S2中的磁控溅射方法具体为：溅射的靶材为高纯金属，金属的直径为30mm、厚度为5mm。靶和基板之间的距离为8cm，工作气体为99. 99wt% 的高纯氮气和99. 99wt% 的高纯氩气，分别使用质量流量计控制；基板在放入真空室之前，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，溅射前将真空室气压抽到2×10-5Pa，并充入氩气预溅射20min以清洗靶面。随后通入氮气，控制总溅射气压在10Pa，控制氮气与氩气的比例为2:1，溅射功率控制在1.1Kw，溅射时间为2h。
步骤S4中将线路图形转移到所述导电层的方法为在所述基板的底面和所述导电层表面涂覆感光油墨，采用菲林曝光和显影形成线路图案；具体地，涂覆感光油墨的工艺参数为：入料传送速度为1.5m/min，涂布速度为2.3 m/min，烘烤时间为7m/min，烘烤温度为90℃；采用 LDI 曝光机对线路板进行曝光，曝光机曝光能量为9mJ；在曝光时对导电层蚀刻补偿为1.5μm。
对比例4
本对比例提供一种如实施例1所述的透明光电催化用叉指电极加工方法，包括以下步骤：
S1：选择透明高分子聚酰亚胺作为基板，按照需求将基板裁成相应尺寸；
S2：利用磁控溅射的方法，在裁好的基板表面镀上Ti、W两种金属材料，根据需要控制表面金属化的时间来调节缓冲层厚度；
S3：将Pd电镀到所述缓冲层表面形成导电层；
S4：S4：通过光刻的方式，在所述导电层表面旋涂光刻胶，在曝光机下曝光和显影形成线路图案；
S5：在5M盐酸和3M硝酸的蚀刻液中蚀刻处理，获得透明光电催化用叉指电极。
步骤S2中的磁控溅射方法具体为：溅射的靶材为高纯金属，金属的直径为30mm、厚度为5mm。靶和基板之间的距离为8cm，工作气体为99. 99wt% 的高纯氮气和99. 99wt% 的高纯氩气，分别使用质量流量计控制；基板在放入真空室之前，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，溅射前将真空室气压抽到2×10-5Pa，并充入氩气预溅射20min以清洗靶面。随后通入氮气，控制总溅射气压在10Pa，控制氮气与氩气的比例为2:1，溅射功率控制在1.1Kw，溅射时间为2h。
步骤S4中将线路图形转移到所述导电层的另一种方法为通过光刻的方式，在所述导电层表面旋涂光刻胶，在曝光机下曝光和显影形成线路图案；具体为：光刻胶选取负胶，匀胶机设定转速1500r/min和时间45s，在导电层上形成负胶涂层；将基片放在65℃的热板上，烘6min，然后进行图形曝光，曝光时间7秒，再将基片放在100℃的热板上，烘3min，之后在无掩模版的情况下曝光15s，两次曝光功率都保持在75W，随后进行显影。
实验例1
为研究实施例1-7中所制造的透明光电催化用叉指电极的可见光透光率，使用紫外光度计(Cary100， Varian Co.,Ltd. 制造 ) 测量。为了研究实施例1-7和对比例1-2所制透明光电催化用叉指电极的光催化性能，设计红外及可见光下降解苯酚的实验。苯酚在自然条件下难以降解，且毒性较大，没有光敏化现象，因此降解苯酚可很好地衡量光催化性能。实验中通过紫外吸收谱测量苯酚溶液在 269nm 的吸光度，来表征溶液中苯酚浓度的变化，进而得出降解率。具体试验结果见表1
表1 叉指电极的透光率和苯酚降解率
| 透光率（550nm，%） | 苯酚降解率（%） | |
| 实施例1 | 85.5 | 68.7 |
| 实施例2 | 86.4 | 70.2 |
| 实施例3 | 88.2 | 66.5 |
| 实施例4 | 85.9 | 68.2 |
| 实施例5 | 86.1 | 66.7 |
| 实施例6 | 85.5 | 71.1 |
| 实施例7 | 87.2 | 69.5 |
| 对比例1 | - | 23.8 |
| 对比例2 | - | 36.6 |
实验例2
层间结合强度测试。采用GB/T 5270-2005对缓冲层与导电层、缓冲层与基板间的结合强度进行测试。
2.1对缓冲层（未形成叉指电极前）进行钢球摩擦抛光实验，其结果如表2所示。
表2缓冲层（未形成叉指电极前）钢球摩擦抛光实验结果
| 实验组 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 对比例3 | 对比例4 |
| 外观 | 表面平整、无鼓泡 | 表面平整、无鼓泡 | 表面平整、无鼓泡 | 表面平整、无鼓泡 | 表面出现细小的鼓泡，且鼓泡容易破裂 | 表面出现细小的鼓泡，且鼓泡容易破裂 |
2.2对电极单体进行热震实验（300℃），观察表面形态，其结果如表3所示。
表3电极单体热震实验（300℃）表面形态观察结果
| 实验组 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 对比例1 | 对比例2 |
| 外观 | 表面平整、无鼓泡、片状剥离、碎屑 | 表面平整、无鼓泡、片状剥离、碎屑 | 表面平整、无鼓泡、片状剥离、碎屑 | 表面平整、无鼓泡、片状剥离、碎屑 | 表面平整、无鼓泡、片状剥离、碎屑 | 表面平整、无鼓泡、片状剥离、碎屑 | 表面平整、无鼓泡、片状剥离、碎屑 | 局部出现鼓泡、片状剥离 | 局部出现鼓泡、片状剥离 |
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种透明光电催化用叉指电极，其特征在于，该叉指电极从下往上依次为：基板（1）、缓冲层（2）和导电层（3）；其中，所述基板（1）由透明材质的材料组成；所述导电层（3）为金属层。
2. 根据权利要求 1 所述透明光电催化用叉指电极，其特征在于，所述透明材质的材料可为透明陶瓷、玻璃、有机玻璃、蓝宝石、PS、PET、PC、PMMA及其聚合物中的任一种；所述的导电层为 Ag、 Au、Pd、Pt中的一种形成的金属层或其中至少两种形成的合金层。
3. 根据权利要求 1 所述透明光电催化用叉指电极，其特征在于，所述缓冲层为 Ti、Mo、W 中的至少两种形成的合金层；所述基板的厚度为0.1-1mm，所述的缓冲层的厚度为5-50µm；所述的导电层的厚度为5-50µm。
4. 根据权利要求 1 所述透明光电催化用叉指电极，其特征在于，所述透明光电催化用叉指电极在25°C电路的表面电阻率值为1.60×10-8-2.20×10-8Ω·m。
5. 一种透明光电催化用叉指电极加工方法，应用于如权利要求 1至4中任意一项所述的透明光电催化用叉指电极，其特征在于，所述透明光电催化用叉指电极加工方法包括：
S1：选择透明材质的材料作为基板，按照需求将基板裁成相应尺寸；
S2：利用磁控溅射的方法，在裁好的基板表面镀上Ti、Mo、W 中的至少两种金属材料；
S3：电镀金属到所述缓冲层表面形成导电层；
S4：将线路图形转移到所述导电层；
S5：蚀刻液中蚀刻处理，获得透明光电催化用叉指电极。
6.根据权利要求5的一种透明光电催化用叉指电极加工方法，其特征在于，所述透明材质的材料可为透明陶瓷、玻璃、有机玻璃、蓝宝石、PS、PET、PC、PMMA及其聚合物中的任一种；所述的导电层为 Ag、 Au、Pd、Pt中的一种形成的金属层或其中至少两种形成的合金层。
7.根据权利要求5的一种透明光电催化用叉指电极加工方法，其特征在于，所述基板的厚度为0.1-1mm，所述缓冲层的厚度为5-50µm，所述导电层的厚度为5-50µm。
8.根据权利要求5的一种透明光电催化用叉指电极加工方法，其特征在于，步骤S2中的磁控溅射方法具体为：溅射的靶材为高纯金属，金属的直径为 25-45mm、厚度为3-6mm；靶和基板之间的距离为10-16cm，工作气体为99. 99wt% 的高纯氮气和99. 99wt% 的高纯氩气，分别使用质量流量计控制；基板在放入真空室之前，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，溅射前将真空室气压抽到1×10-6-4×10-6Pa，并充入氩气预溅射12-17min以清洗靶面；随后通入氮气，控制总溅射气压在1×10-3-3×10-3 Pa，控制氮气与氩气的比例为2:1，溅射功率控制在1Kw-1.25Kw，溅射时间为0.5-1.5h。
9.根据权利要求5的一种透明光电催化用叉指电极加工方法，其特征在于，步骤S4中将线路图形转移到所述导电层的方法为在所述基板的底面和所述导电层表面涂覆感光油墨，采用菲林曝光和显影形成线路图案；具体地，涂覆感光油墨的工艺参数为：入料传送速度为1.0-2.0m/min，涂布速度为1.8-2.8 m/min，烘烤时间为6-8m/min，烘烤温度为80-95℃；采用 LDI 曝光机对线路板进行曝光，曝光机曝光能量为8-10mJ；在曝光时对导电层蚀刻补偿为0.5-2μm。
10.根据根据权利要求5的一种透明光电催化用叉指电极加工方法，其特征在于，步骤S4中将线路图形转移到所述导电层的另一种方法为通过光刻的方式，在所述导电层表面旋涂光刻胶，在曝光机下曝光和显影形成线路图案；具体为：光刻胶选取负胶，匀胶机设定转速1100-1500r/min和时间30-55s，在导电层上形成负胶涂层；将基片放在55-75℃的热板上，烘5-8min，然后进行图形曝光，曝光时间5-8秒，再将基片放在90-110℃的热板上，烘3-5min，之后在无掩模版的情况下曝光10-20s，两次曝光功率都保持在65-80W，随后进行显影。
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| JPH04365211A (ja) * | 1991-06-13 | 1992-12-17 | Fujitsu Ltd | 弾性表面波フィルタとその製造方法 |
| CN1697200A (zh) * | 2004-05-13 | 2005-11-16 | 中国科学院化学研究所 | 染料敏化纳晶薄膜太阳能电池对电极 |
| CN1865963A (zh) * | 2006-06-15 | 2006-11-22 | 武汉工程大学 | 一种可燃气体传感器的制备方法 |
| CN102290247A (zh) * | 2010-04-23 | 2011-12-21 | 索尼公司 | 透明电极衬底和光电转换元件 |
| CN103105423A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-15 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 带有纳米点阵列的叉指电极及其制备方法和应用 |
-
2016
- 2016-05-28 CN CN201610365585.6A patent/CN106098383B/zh active Active
Patent Citations (5)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110034194A (zh) * | 2018-01-12 | 2019-07-19 | 福建钧石能源有限公司 | 一种太阳能电池的制作方法 |
| CN112285182A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-01-29 | 广州钰芯智能科技研究院有限公司 | 一种高精度叉指电极、其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106098383B (zh) | 2019-01-01 |
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