表面接枝没食子酸和己二胺为模板调控二氧化钛薄膜的液相沉积

发布时间：2018-04-10 07:38

本文选题：GAHD模板　切入点：TiO_2薄膜　出处：《西南交通大学》2015年硕士论文

【摘要】：Ti02自身具有的透明性、较宽的禁带宽度、生物和化学惰性、强的氧化能力以及无毒性等特殊性质,在涂料、高效催化剂、气敏元件、太阳能电池、防腐涂层、自清洁表面以及生物学等领域被广泛应用。因此,越来越多的研究者已经开始用各种各样的方法制备Ti02薄膜及其微图形,例如：磁控溅射法、阳极氧化法、湿化学法(水热法和溶胶凝胶法)等,以上这些方法都能制备出厚度均匀且具有良好光学性质的薄膜,但是也存在一些不足,如成本昂贵、程序复杂等。近些年,液相沉积法由于其无需特殊装备、在低温下(25℃-100℃)即可实现半导体金属氧化物晶体薄膜的制备而受到了很大的关注。研究发现,液相沉积法制备得到的薄膜,其表面性质及性能会受到溶液参数以及基底表面官能团的影响。直接在裸基底上面沉积,会引起形核率低、薄膜表面不均匀以及低的光电性能等缺陷。渐渐地,很多研究团队使用有机自组装层或者其它化学的方法改性基底表面,对基底官能团的影响作用做出了贡献并取得了很大的进步。从已有的研究工作中了解到,包含有-NH2,-OH,-COOH等官能团的有机分子自组装层,在沉积过程中对颗粒的异质形核有很大的提高,但是很少有团队研究这些多功能的官能团在同一时间对Ti02薄膜的沉积及其生长的影响。因此,选择一种物质同时具备以上官能团,研究多官能团对薄膜的沉积速率、质量的影响,是很有意义的。本文选择没食子酸(GA)和己二胺(HD)的混合液作为多官能团有机分子,制备得到的GAHD模板具备-NH2,-OH,-COOH等多官能团,同时,这些官能团具有亲水性。模板在对基底表面进行改性之前,用多巴胺溶液预先处理抛光洗净的钛片,是为了增强GAHD模板与基底的结合力。实验中选取GAHD分子层作为模板来调控Ti02薄膜的沉积,通过SEM, XPS, XRD等手段表征薄膜的表面形貌、表面官能团化学成键类型、薄膜晶体结构等,一方面证明了模板的成功引入；另一方面分析讨论了有无GAHD模板调控对Ti02薄膜沉积质量的影响,如XRD的表征结果证明了有模板作调控和无模板直接沉积均可获得纳米级的锐钛矿相薄膜,但通过GAHD模板的调控作用,在沉积相同的时间后,得到的薄膜在25。峰位衍射强度更加明显。为了进一步得到薄膜的亲疏水性及其光电学性能,可以通过接触角、光致发光谱、电化学以及生物学手段进行评价。接触角测试结果表明两种均薄膜具有亲水性特征；PL谱结果进一步分析得到模板调控沉积和直接在裸基底沉积得到的TiO2薄膜在373.3nm、663.3nm附近处均出现发光峰,但GAHD模板调控沉积得到的薄膜出现了更强的发光峰,表现出良好的光致发光性；电化学的阻抗及肖特基结果也表明其具有更高的阻抗值以及更大载流子浓度；血小板粘附与纤维蛋白原吸附实验中,可以看到薄膜均表现出了良好的生物相容性,特别的,通过模板调控得到的薄膜纤维蛋白原吸附量更少。
[Abstract]:In recent years , it is very important to study the effect of multi - functional groups on the deposition rate and quality of semiconductor metal oxide crystal films . In order to enhance the bonding force of the GAHD template to the substrate , a GAHD molecular layer is selected as a template to control the deposition of the Ti02 thin film , and the surface morphology of the film , the chemical bonding type of the surface functional group , the crystal structure of the film and the like are characterized by SEM , XPS , XRD and the like , and the successful introduction of the template is proved on the one hand ;
On the other hand , the influence of GAHD template regulation on the deposition quality of TiO _ 2 thin films was discussed . The results of XRD showed that it was possible to obtain nano - grade anatase phase thin films with template as control and without template direct deposition . However , after the same time was deposited by the control of GAHD template , the diffraction intensity of the thin films was more obvious after the same time . In order to obtain the hydrophobic properties of thin films and their photoelectric properties , the contact angle , photoluminescence spectrum , electrochemistry and biological methods were evaluated .
The PL spectrum results show that the TiO2 thin films deposited directly on the bare substrate show light emission peaks at 373.3 nm and 663 . 3 nm , but the thin films deposited by GAHD templates show a stronger luminescence peak , which shows good photoluminescence ;
Electrochemical impedance and Schottky results also show that it has higher impedance value and higher carrier concentration ;
in that experiment of platelet adhesion and fibrinogen adsorption , it can be seen that the film show good biocompatibility , and in particular , the adsorption amount of the thin film fibrinogen obtained by the template regulation is less .

【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ134.11;TB383.2

【引证文献】