CN110615906A - 一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法 - Google Patents

一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110615906A
CN110615906A CN201910978542.9A CN201910978542A CN110615906A CN 110615906 A CN110615906 A CN 110615906A CN 201910978542 A CN201910978542 A CN 201910978542A CN 110615906 A CN110615906 A CN 110615906A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flexible substrate
titanium dioxide
film
screen printing
preparing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910978542.9A
Other languages
English (en)
Inventor
林琳
吴晓燕
王敬锋
徐少洪
陈超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd filed Critical Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority to CN201910978542.9A priority Critical patent/CN110615906A/zh
Publication of CN110615906A publication Critical patent/CN110615906A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/06—Coating with compositions not containing macromolecular substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法，采用水热/丝网印刷复合法制备，包括如下步骤：（1）二氧化钛胶体的制备：在150℃水热反应24h，生成纳米TiO2胶体溶液；（2）丝网印刷胶体的制备：将水热生成的纳米TiO2胶体溶液取出，超声分散后，加入质量分数为10‑30%的工业粘稠剂，恒温80℃加热，搅拌至适当的黏度，采用丝网印刷法在柔性基底上溅射直接获得二氧化钛纳米晶多孔薄膜。本发明方法是一种新兴的微纳结构制备技术，产物性质稳定，成膜均匀，膜厚可控；且具有成本低、可大面积制备、可用于柔性衬底等优点，特别适用于产业化生产。

Description

一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米晶多孔二氧化钛层的制备，具体地说，涉及的是一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法。
背景技术
纳米材料因具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应等特有性能，表现出常规材料所不具备的各种优越性能。在纳米材料研究领域中，纳米二氧化钛作为一种功能性半导体材料，在环境保护、光电转换、涂料行业和工业催化等领域有着极为广泛的用途。纳米二氧化钛材料具有价廉无毒、粒径小、粒子团聚少、形貌均一稳定、能够再循环利用等优点而在污水处理、空气净化方面备受青睐。
柔性基底具有可弯曲、重量轻、挠性好、抗冲击、成本低、可进行各种形状或表面设计等优点，可采用成卷连续生产、快速涂布等技术，便于大面积生产，降低生产成本，具有更强的竞争力，成为新的研究热点。如，采用质轻、柔性、价廉的导电塑料基体如PEN/FTO、PET/FTO可有效拓展双面DSSC的应用。由于目前的柔性染料敏化太阳能电池均在PEN/FTO或PET/FTO基体上制备二氧化钛纳米颗粒薄膜，经450℃煅烧30 min使晶型转变为锐钛矿型以提高二氧化钛薄膜的活性和粘附性，但PEN或PET均无法承受此高温的长期煅烧，因此目前的制备过程一般采用低温煅烧，导致二氧化钛晶型转变不完全，光电活性较低。如中国专利公开号为CN102086045A的发明专利，该专利包括如下步骤：1) 将钛酸四丁酯、二乙醇胺和乙醇混匀后，加入滴加液，搅拌混匀，陈化后，得到甩胶液；所述滴加液由水、乙醇和浓盐酸组成；2) 将所述步骤1)得到的甩胶液涂覆在基底上，干燥并热处理后，在所述基底表面得到金红石型TiO2膜；3) 将所述步骤2)所得金红石型TiO2膜与前驱体Ⅰ混合，于190℃进行反应，反应完毕得到TiO2一级纳米棒阵列；所述前驱体Ⅰ为TiCl3的NaCl饱和水溶液，所述前驱体Ⅰ的pH值为0.25；4) 将所述步骤3)所得TiO2一级纳米棒阵列与前驱体Ⅱ混合，于190℃进行反应，反应完毕得到所述TiO2二级纳米棒阵列；所述前驱体Ⅱ为TiCl3的NaCl饱和水溶液，所述前驱体Ⅱ的pH值为0.25-1.20。该专利是利用涂覆的方法先得到一层钛膜，继而采用水热法生长纳米棒阵列，过程比较复杂，而本发明中则是利用丝网印刷法直接溅射多孔纳米晶二氧化钛层，具有设备简单、价格便宜、成膜均匀、可用于大批量制膜等优点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法。
本发明目的通过下述方案实现：一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法，其特征在于水热/丝网印刷复合法制备，包括如下步骤：（1）二氧化钛胶体的制备：分别取20ml的钛酸丁酯和冰醋酸于烧杯中混合均匀，静置；烧杯中加入120ml的蒸馏水，在剧烈搅拌下，加入约6ml的二乙醇胺，继续搅拌4h，直至得到乳白色半透明的水热前驱体溶液；将前驱体溶液加入到水热高压反应釜中，在 150℃水热反应 24h，生成纳米 TiO2胶体溶液；
（2）丝网印刷胶体的制备：将水热生成的纳米 TiO2胶体溶液取出，超声分散后，加入质量分数为10-30%的工业粘稠剂，恒温 80℃加热，搅拌至适当的黏度，采用丝网印刷法在柔性基底（PET）上溅射直接获得二氧化钛纳米晶多孔薄膜。
所述步骤（2）中，工业粘稠剂是PEG20000、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素中的一种或几种混合。
在步骤（2）镀膜前，将所述柔性基底材料进行预处理：将柔性基底材料在乙醇和水中分别用超声波清洗不少于30min；或者先将柔性基底材料在乙醇和水中分别用超声波清洗不少于30min，之后再将超声后的材料浸泡在乙醇溶液中。
与现有技术相比，本发明操作简便、价格便宜，反应条件温和，并且纳米薄膜层的厚度可以通过溅射时间和温度进行控制，成膜均匀，可用于大面积制备薄膜，适用于工业化生产。制得的纳米薄膜可以在光致发光、光催化等方面有应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1的SEM像；
图2为本发明实施例1的XRD图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜，采用水热/丝网印刷复合法制备，按如下步骤：
（1）二氧化钛胶体的制备：分别取20ml的钛酸丁酯和冰醋酸于烧杯中混合均匀，静置；烧杯中加入120ml的蒸馏水，在剧烈搅拌下，加入约6ml的二乙醇胺，继续搅拌4h，直至得到乳白色半透明的水热前驱体溶液；将前驱体溶液加入到水热高压反应釜中，在 150℃水热反应 24h，生成纳米 TiO2胶体溶液；
（2）丝网印刷胶体的制备：将水热生成的纳米 TiO2胶体溶液取出，超声分散后，加入质量分数为10%的工业粘稠剂，恒温 80℃加热，搅拌至适当的黏度，采用丝网印刷法在柔性基底（PET）上溅射直接获得二氧化钛纳米晶多孔薄膜，其SEM像如图1，XRD图如图2所示。
实施例2
一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜，按如下步骤制备：
（1）二氧化钛胶体的制备：分别取20ml的钛酸丁酯和冰醋酸于烧杯中混合均匀，静置；烧杯中加入120ml的蒸馏水，在剧烈搅拌下，加入约6ml的二乙醇胺，继续搅拌4h，直至得到乳白色半透明的水热前驱体溶液；将前驱体溶液加入到水热高压反应釜中，在 150℃水热反应 24h生成纳米 TiO2胶体溶液；
（2）丝网印刷胶体的制备：将水热生成的纳米 TiO2胶体溶液取出，超声分散后，加入质量分数为30%的羧甲基纤维素作为工业粘稠剂，恒温 80℃加热，搅拌至适当的黏度，采用丝网印刷法在柔性基底（PET）上溅射直接获得二氧化钛纳米晶多孔薄膜。
实施例3
一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜，按如下步骤制备：
（1）二氧化钛胶体的制备：分别取20ml的钛酸丁酯和冰醋酸于烧杯中混合均匀，静置；烧杯中加入120ml的蒸馏水，在剧烈搅拌下，加入约6ml的二乙醇胺，继续搅拌4h，直至得到乳白色半透明的水热前驱体溶液；将前驱体溶液加入到水热高压反应釜中，在 150℃水热反应 24h生成纳米 TiO2胶体溶液；
（2）丝网印刷胶体的制备：将水热生成的纳米 TiO2胶体溶液取出，超声分散后，加入质量分数为10%羧甲基纤维素和15%羧乙基纤维素作为工业粘稠剂，恒温 80℃加热，搅拌至适当的黏度，采用丝网印刷法在柔性基底（PET）上溅射直接获得二氧化钛纳米晶多孔薄膜。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法，其特征在于水热/丝网印刷复合法制备，包括如下步骤：
（1）二氧化钛胶体的制备：分别取20ml的钛酸丁酯和冰醋酸于烧杯中混合均匀，静置；烧杯中加入120ml的蒸馏水，在剧烈搅拌下，加入6ml的二乙醇胺，继续搅拌4h，直至得到乳白色半透明的水热前驱体溶液；将前驱体溶液加入到水热高压反应釜中，在 150℃水热反应 24h，生成纳米 TiO2胶体溶液；
（2）丝网印刷胶体的制备：将水热生成的纳米 TiO2胶体溶液取出，超声分散后，加入质量分数为10-30%的工业粘稠剂，恒温 80℃加热，搅拌至适当的黏度，采用丝网印刷法在柔性基底（PET）上溅射直接获得二氧化钛纳米晶多孔薄膜。
2.根据权利要求1所述柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，工业粘稠剂是PEG20000、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素中的一种或几种混合。
3.根据权利要求1所述柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤（2）镀膜前，将所述柔性基底材料进行预处理：将柔性基底材料在乙醇和水中分别用超声波清洗不少于30min；或者先将柔性基底材料在乙醇和水中分别用超声波清洗不少于30min，之后再将超声后的材料浸泡在乙醇溶液中。
CN201910978542.9A 2019-10-15 2019-10-15 一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法 Pending CN110615906A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910978542.9A CN110615906A (zh) 2019-10-15 2019-10-15 一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910978542.9A CN110615906A (zh) 2019-10-15 2019-10-15 一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110615906A true CN110615906A (zh) 2019-12-27

Family

ID=68925770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910978542.9A Pending CN110615906A (zh) 2019-10-15 2019-10-15 一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110615906A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1719624A (zh) * 2004-07-09 2006-01-11 中国科学院化学研究所 一种低温制备TiO2纳晶多孔薄膜电极的方法
CN101058439A (zh) * 2007-04-06 2007-10-24 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种用于光电池的纳米晶氧化钛胶体制备方法
EP2418238A1 (en) * 2010-08-11 2012-02-15 SIRAP-GEMA S.p.A. Titanium dioxide-coated expanded polymer sheet having photocatalytic activity, container and packaging for foodstuffs obtained from such polymer sheet
CN103366967A (zh) * 2013-07-18 2013-10-23 北京科技大学 一种柔性敏化太阳能电池光阳极的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1719624A (zh) * 2004-07-09 2006-01-11 中国科学院化学研究所 一种低温制备TiO2纳晶多孔薄膜电极的方法
CN101058439A (zh) * 2007-04-06 2007-10-24 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种用于光电池的纳米晶氧化钛胶体制备方法
EP2418238A1 (en) * 2010-08-11 2012-02-15 SIRAP-GEMA S.p.A. Titanium dioxide-coated expanded polymer sheet having photocatalytic activity, container and packaging for foodstuffs obtained from such polymer sheet
CN103366967A (zh) * 2013-07-18 2013-10-23 北京科技大学 一种柔性敏化太阳能电池光阳极的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈增 等: ""利用丝网印刷技术制备纳晶多孔TiO2薄膜电极"", 《功能材料》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Someswararao et al. Electrospinning process parameters dependent investigation of TiO2 nanofibers
Bu et al. Synthesis of TiO2 porous thin films by polyethylene glycol templating and chemistry of the process
CN107935039B (zh) 一种二氧化钛水性溶胶的制备方法
CN105664996B (zh) 一种g-C3N4/TiO2异质结光催化薄膜的制备方法及其应用
CN109338391B (zh) 用于光电化学分解水制氢的基底的制备方法及其产品和应用
CN105970601A (zh) 一种二氧化钛纳米棒/聚吡咯/涤纶复合织物的制备方法
CN103113767B (zh) 具有光催化活性的罩光清漆的制备方法
CN101585552B (zh) 由TiO2纳米晶水溶胶制备TiO2多孔薄膜的方法
CN102895963A (zh) 一种在钛丝网表面负载二氧化钛纳米棒阵列的方法
CN101143357B (zh) 一种纳米晶薄膜及其低温制备方法
CN104311142A (zh) 一种垂直生长TiO2纳米片及其制备方法
JP2003281947A (ja) 導電性酸化チタンポーラス厚膜の低温合成
Que et al. Thin film TiO2 electrodes derived by sol–gel process for photovoltaic applications
CN105152209B (zh) 一种锐钛矿型二氧化钛有序超结构的高压溶剂热合成方法
CN102557130B (zh) 一种制备二氧化钛纳米花阵列薄膜的方法
CN105439198B (zh) 一种高乙醇/水分散性纳米二氧化钛粉体的制备方法
Seifi et al. Enhanced photocatalytic activity of highly transparent superhydrophilic doped TiO2 thin films for improving the self-cleaning property of solar panel covers
CN100551829C (zh) 一种二氧化钛空心微球的制备方法
CN103668089B (zh) 柔性基底上溅射二氧化钛纳米棒阵列的制备方法
CN104761152B (zh) 一种沿(040)晶面取向生长的BiVO4薄膜的制备方法
CN110615906A (zh) 一种柔性基底上纳米晶多孔二氧化钛薄膜的制备方法
CN101016637A (zh) 用阳极氧化方法制备TiO2纳米管阵列的方法
CN112691664A (zh) 一种Fe2O3/TiO2纳米光催化剂薄膜复合材料及其制备方法
CN104628262A (zh) 火柴状TiO2纳米颗粒和纳米棒复合阵列的制备方法
CN1830565A (zh) 一种纳米晶介孔二氧化钛光催化剂的合成方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191227

RJ01 Rejection of invention patent application after publication