TiO2納米棒薄膜的水熱誘導(dǎo)生長(zhǎng)及表征.pdf

1、作為最重要的寬禁帶半導(dǎo)體二氧化鈦(TiO2)材料,其納米化可表現(xiàn)出一些體材料無(wú)法具有的優(yōu)越性能,從而可進(jìn)一步推動(dòng)TiO2在新領(lǐng)域中的應(yīng)用?；诨錞iO2納米結(jié)構(gòu)形式的材料適合于光電器件上的應(yīng)用,而一維納米結(jié)構(gòu)作為構(gòu)筑基元,又可制作具有高比表面積等特性的器件。因此,可控地制備基于基板一維納米結(jié)構(gòu)材料,即納米棒薄膜或陣列,是當(dāng)前納米材料研究重要方向。本文以納米點(diǎn)薄膜和納米致密薄膜為誘導(dǎo)層,在硅基上水熱可控地生長(zhǎng)出TiO2納米棒薄膜,并對(duì)此

2、制備及性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　 本文先用分相自組裝法在基板上旋涂一層納米致密薄膜以及納米點(diǎn)薄膜TiO2誘導(dǎo)層,經(jīng)不同溫度熱處理后對(duì)其進(jìn)行水熱處理。結(jié)果表明:當(dāng)熱處理溫度為500℃時(shí),基板上誘導(dǎo)層為銳鈦礦相,隨熱處理溫度的升高,基板上薄膜的晶型發(fā)生改變,當(dāng)熱處理溫度升高到800℃時(shí),誘導(dǎo)層中有金紅石相出現(xiàn)。當(dāng)誘導(dǎo)層為無(wú)定形時(shí),經(jīng)水熱處理后基板上沒(méi)有TiO2納米棒的生長(zhǎng);當(dāng)誘導(dǎo)層中出現(xiàn)金紅石相時(shí),其誘導(dǎo)能力較僅為銳鈦礦時(shí)有所增加

3、。本文制備的TiO2納米點(diǎn)薄膜作為誘導(dǎo)層經(jīng)相同條件水熱處理誘導(dǎo)一維TiO2納米棒的生長(zhǎng)能力較TiO2納米致密薄膜為晶種的誘導(dǎo)能力強(qiáng)。
　　 通過(guò)水熱參數(shù)的改變,可以改變TiO2納米棒的形貌、尺寸以及密度。SEM結(jié)果顯示:采用三氯化鈦為鈦源時(shí)納米棒形貌為針狀;采用鈦酸四丁酯(TBOT)為鈦源時(shí)生長(zhǎng)的納米棒為四方棒狀。鈦源濃度變化時(shí),基板上。TiO2納米棒密度可控制在～3.7-～83μm-2,直徑在～20-～244nm,長(zhǎng)度在～18

4、0-～826nm范圍內(nèi)變化。隨水熱時(shí)間變化,基板上納米棒尺寸和密度也相應(yīng)變化。
　　 XRD及TEM測(cè)試結(jié)果顯示:三氯化鈦和鈦酸四丁酯為鈦源時(shí),基板上TiO2納米棒均為金紅石相,棒生長(zhǎng)方向分別是[101]和[001]。
　　 兩種形貌的納米棒均由無(wú)數(shù)細(xì)小的納米纖維組成,在強(qiáng)酸環(huán)境中,基板上誘導(dǎo)層在強(qiáng)酸環(huán)境下先溶解然后沉積出穩(wěn)定的金紅石相,作為生長(zhǎng)金紅石納米棒的晶種,再經(jīng)取向黏附過(guò)程形成由無(wú)數(shù)納米纖維組成的棒狀結(jié)構(gòu)。