一种自清洁氧化物薄膜和制备方法及其应用

摘要

一种自清洁氧化物薄膜是由不同价态金属离子X掺杂的SrTiO₃，用公式X:SrTiO₃表示，其中X为Cr³⁺、Zn²⁺、Al³⁺、Ga³⁺、Ge³⁺、In³⁺、W⁶⁺、Ta⁵⁺、Nb⁵⁺或V⁵⁺中的一种；其掺杂浓度为0.01-10mol％；其制法是按X的掺杂浓度称量原材料X的有机盐或硝酸盐、(CH₃COO)₂Sr.0.5H₂O和Ti(OC₂H₅)₄，将上述原料分别加到甲醇中，然后分别加入醋酸，加热搅拌至透明止，然后将含Sr²⁺、Ti⁴⁺和X的三种甲醇溶液进行混合，搅拌至透明，用甲醇调节浓度，用醋酸或氨水调节pH，用甩胶设备将上述混合溶液沉积在衬底上，置于管式炉中退火得到第一层薄膜，经多次沉积直至薄膜厚达10纳米-1微米，再将膜置于管式炉中退火，使薄膜完全结晶。该薄膜可应用于建材表面、镜面、金属及陶瓷器表面的涂层及室内局部空气净化。

主权项

1.一种自清洁氧化物薄膜的制备方法，其制备步骤如下：(1)按金属离子X的掺杂浓度n mol％来称量X的有机盐或硝酸盐，(CH3COO)2Sr.0.5H2O和Ti(OC2H5)4，其金属离子的摩尔比例为：Sr∶Ti∶X＝1∶1∶0.01n，其中X为Zn、Al或Nb，n＝1；(2)将原材料X的有机盐或硝酸盐和(CH3COO)2Sr.0.5H2O分别加到甲醇中，然后再分别向上述甲醇溶液中加入体积比为1％-8％的醋酸，再将上述溶液加热到60-100℃，边加热边搅拌，直至溶液完全澄清透明为止；将原材料Ti(OC2H5)4加到甲醇中，再向混合溶液中加入体积比为1％-8％的醋酸，边加入边搅拌，直至溶液完全澄清透明为止；(3)将上述含金属离子Sr2+、Ti4+和X的三种甲醇溶液进行混合，并搅拌均匀，直至混合溶液完全澄清透明为止；(4)利用甲醇将上述的混合溶液的摩尔浓度调节为0.05-0.7摩尔/升；(5)利用醋酸或氨水将上述混合溶液的pH值调节为0-7；(6)利用甩胶设备将上述混合溶液沉积到衬底上，然后将薄膜置于通有流动氧气的管式炉中退火，退火温度为80-150℃，退火时间为5-30分钟，得到第一层薄膜；(7)重复步骤(6)，经多次沉积，直至达到薄膜厚度10纳米-1微米；(8)将上述多次沉积后的薄膜置于通有流动氧气的管式炉中退火，升温速率为1-20℃/分钟，退火温度为450-750℃，退火时间为0.5-4小时，使得薄膜完全结晶。