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《东华大学》 2008年
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脉冲偏压辅助PECVD超憎水TiO_2薄膜及其湿润性的研究

刘伟  
【摘要】: 近年来,水的接触角为150°以上的超憎水性薄膜,因为在生活和工业方面具有非常显著的自清洁应用而引起了越来越多的关注。二氧化钛薄膜拥有光催化性能,在紫外光的照射下可以分解有机物。所以能够综合超憎水性和光催化性能的自清洁材料的研究引起了许多学者的兴趣。本文的研究目的就是希望用等离子体增强化学气相沉积的方法制备超憎水性二氧化钛薄膜。 本课题用氧气为载气,四异丙基钛酸脂(TIPT)为单体,以等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition-PECVD)的方法在玻璃基片上成功制备了具有微纳米阶层结构的超憎水性二氧化钛薄膜。使用扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、接触角测量仪、元素分析仪、等离子体发射光谱仪、红外光谱仪和双光束紫外可见光谱仪分析了薄膜的表面形貌、湿润性能、化学组成、化学结构和光学性能。发现薄膜是由微米颗粒和纳米颗粒共同组成的团聚结构,微米的“乳突”是由纳米的颗粒所筑成。薄膜的红外光谱表明,薄膜是由无机的氧化钛和有机的低表面能物质共同组成。水滴在薄膜上的接触角随着等离子体射频功率的增强而增大,接触角最大可达162°左右,具有非常好的憎水效果。研究表明,薄膜的微纳米相结合的层阶粗糙结构和薄膜内含有的CH_X低表面能的有机化合物是薄膜产生超憎水性能的原因。而薄膜的微结晶和纳米颗粒导致了紫外波段的吸收。 研究了脉冲偏压对等离子体化学气相沉积二氧化钛薄膜的辅助作用,并分析比较了施加脉冲偏压和没有施加脉冲偏压所获得的薄膜的性能。没有施加脉冲偏压时,薄膜具有超憎水效果,但是施加脉冲偏压后,薄膜的超憎水性消失,而且随着偏压的增加,向亲水性转变,当脉冲偏压达到-800V时,薄膜转化为超亲水性。由扫描电镜和原子力显微镜可以观察到,施加脉冲偏压后,薄膜的表面形貌由非常的粗糙转化为平坦致密的结构。将具有超憎水性的二氧化钛薄膜在500℃的大气气氛中退火一个小时后,可以发现薄膜转化为超亲水性能,同时伴随着晶体结构转化为锐钛矿型。 结果表明,在脉冲偏压的辅助下等离子体增强化学气相沉积方法,可以制备具有非常宽广湿润性能的二氧化钛薄膜,可以完成从超憎水性向超亲水性能的转变。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:O484

【参考文献】
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