光固化制备多孔纳米二氧化钛薄膜的方法

摘要

本发明涉及利用光固化技术制备多孔纳米二氧化钛薄膜的方法，属于功能材料技术领域，也属于光聚合技术领域。其将纳米二氧化钛胶体与可光聚合的单体材料混合制成胶体二氧化钛分散体，涂覆于基材表面，经紫外光的辐照聚合固化成膜，最后通过热处理形成了多孔结构的纳米二氧化钛薄膜。本发明提供了一种通过光固化有机无机混合体系涂层制备多孔纳米二氧化钛薄膜的方法，该方法符合光固化技术的“5E”原则，同时可通过改变单体种类、光引发剂种类、单体加入量和涂膜方法等反应条件，实现对薄膜形貌、厚度、孔隙尺寸等的调控，制备的多孔纳米二氧化钛薄膜具有不易剥落、高比表面积、表面平整均匀和孔隙率大等优点。本发明可应用于染料敏化太阳能电池，多孔结构可增加染料的吸附，增强光的散射，进而提高电池的光电转换效率，具有很高的实用价值和应用前景。

主权项

光固化制备多孔纳米二氧化钛薄膜的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)基材预处理：将基底材料依次按照洗涤剂、去离子水、丙酮、去离子水、乙醇和去离子水的顺序分别超声10～20min，清洗干净后浸泡于异丙醇溶液中备用；(2)配制胶体分散体：将纳米二氧化钛均匀分散于乙醇和异丙醇的混合溶液中得a，乙醇和异丙醇的体积比例为2～5：5;单体和光引发剂溶解于乙醇和N,N‑二甲基甲酰胺的混合溶液中得b，乙醇与N,N‑二甲基甲酰胺的摩尔比例为1：1，之后将b加入a中，混合均匀制得涂膜用的胶体二氧化钛分散体；所述的单体为单官能团、双官能团和多官能团丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中的一种或多种；(3)涂覆成膜：氮气吹干清洗干净备用的基材，将胶体二氧化钛分散体涂覆于基材上，使其表面形成一层厚度均匀的涂层；(4)辐射固化：将步骤(3)得到的涂覆有胶体二氧化钛分散体涂层的基材置于UV灯下，经紫外光辐射进行聚合反应得到固化膜；(5)热处理：经步骤(4)得到的固化膜置于箱式马弗炉内进行热处理，由室温逐渐升温至500～750℃区间内的任一温度并且保温1～3h进行烧结，最后冷却至室温即得到具有多孔结构的纳米二氧化钛薄膜。