氧化铝基板上二氧化钛纳米棒薄膜的形貌及其润湿性的研究

发布时间：2021-08-12 01:39

　　使用溶胶凝胶法在氧化铝基板上涂敷一层二氧化钛溶胶,煅烧后形成诱导层,随后用水热法在诱导层上生长纳米棒,研究水热前驱液中钛酸四丁酯（TBOT）浓度对二氧化钛纳米棒薄膜生长的影响,用XRD、SEM、TEM对样品的结构和形貌进行了表征,使用接触角测量仪测试样品的润湿性。测试结果表明:涂敷诱导层可以让氧化铝基板上生长出致密的单晶生长的金红石相二氧化钛纳米棒薄膜,生长的晶面方向为（0,0,1）;当水热前驱液中钛酸四丁酯浓度逐渐增大时,基片表面先是生成棒状二氧化钛,与水的接触角逐渐增大,最高可达到102.475°,随后纳米棒逐渐聚集,生成集束状和球状二氧化钛,接触角开始减小,最小可达到4.455°。 

【文章来源】：中国陶瓷. 2020,56(05)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

诱导层涂敷工艺图

本实验中，随着钛酸四丁酯的浓度在水热前驱液中逐渐增加，纳米棒的长度、直径、密度都有提升，并且会发生聚集生长形成集束状甚至是球状的现象。a样品所制备的纳米棒较为细长，长度约为700～800 nm之间，长径比约为10∶1;b样品的纳米棒则呈现四棱柱型，大多纳米棒长度在2.5μm左右，直径可达350～500 nm，长径比约为6∶1;c样品则开始朝着集束状的形貌生长，纳米棒开始聚集，单个纳米棒的长径比已经很难测量；d样品的长度大部分为2.7μm左右，纳米棒形成集束状，还未形成球状，缺口较大；e样品中纳米棒进一步聚集生长，渐渐形成了球状形貌，但缺口相较于d样品已经小了很多；f样品纳米棒已经聚集而成形成完整的微米球形貌，具体如图3所示。图3 钛酸四丁酯浓度不同的水热前驱液所产生的纳米棒形貌

图2 左图为诱导层的SEM图像右图为诱导层的XRD图由于氧化铝基片直接水热所生长的二氧化钛纳米棒过于粗大且分布不均，因此在水热之前，使用溶胶凝胶法制备的二氧化钛溶胶在氧化铝基板上涂覆一层薄膜随后煅烧，形成二氧化钛诱导层，这层诱导层以颗粒的形式吸附在基板上，进行水热反应时，诱导层便成为二氧化钛纳米棒的成核点，由于诱导层本身的颗粒粒径大小不一，因此正在生长的纳米棒的生长速率不同，于是可以看到四棱柱的顶端，由于生长速率的细小差异而导致很多细小的纳米棒凸显出来，并出现大量的晶体位错；当纳米棒生长到一定程度时，纳米棒顶端产生晶体位错，如果前驱体溶液中钛源的浓度依然处于超饱和状态，那么一些能量高的晶体位错则会成为新的成核点，在部分纳米棒的顶端又开始进行二次生长,如图4所示。

【参考文献】：
硕士论文
[1]氧化铝陶瓷低温烧成与性能研究[D]. 李海洋.华南理工大学 2017



本文编号：3337316