[发明专利]氧化钛薄膜的光催化高级氧化制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化钛薄膜的光催化高级氧化制备方法，更确切地说是一种可在钛金属基体表面原位光催化高级氧化合成氧化钛薄膜的新方法，属于陶瓷薄膜合成技术领域。

背景技术

氧化钛薄膜具有独特的光催化性能、电学性能和优异的生物医学性能，在废水光催化处理、半导体、通讯、临床医学等领域有广泛的应用前景。通常用于制备氧化钛薄膜有高温氧化法、等离子注入和沉积、溶胶-凝胶等方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种可在钛金属基体表面原位光催化高级氧化合成氧化钛薄膜的氧化钛薄膜的光催化高级氧化制备方法。

技术方案：本发明将环保领域用于去除污水中有机污染物的光催化高级氧化技术应用于制备氧化钛薄膜，即通过紫外光(hv)不断催化H₂O₂分解为羟自由基(·OH)，再通过羟自由基(·OH)对钛金属基体表面形成光催化高级氧化反应，从而在钛金属基体表面原位合成氧化钛薄膜。氧化过程通过H₂O₂被不断催化分解为羟自由基(·OH)而得以进行，反应如下：

H₂O₂+hv→2·OH        (1)

2HO₂^-+hv→2·OH+O₂    (1)

·OH+HO₂^-→HO₂·+OH^-  (1)

HO₂·+H₂O₂→OH+H₂O+O₂ (1)

羟自由基是强反应的氧化剂，其氧化反应能力高于H₂O₂，仅次于元素F。由于钛金属基体中含有的Ti与O具有很强的化学吸附反应能力，因此，钛金属基体表面的Ti首先被·OH氧化并生成氧化钛薄膜。

本发明是通过以下技术方案加以实现：将钛金属基体放入H₂O₂水溶液中，H₂O₂水溶液按体积百分比计：H₂O₂ 5％-20％，然后在20℃-100℃温度下，用紫外光照射H₂O₂水溶液，通过紫外光催化H₂O₂分解为羟自由基(·OH)对钛金属基体进行光催化高级氧化处理，处理1h-24h后，取出样品并在丙酮和去离子水中分别超声清洗10分钟，即可在钛金属基体表面获得氧化钛薄膜。

有益效果：本发明采用的技术方案是在相对低温(小于100℃)下，通过紫外光(hv)催化水溶液中H₂O₂分解为羟自由基(·OH)，再通过羟自由基(·OH)对钛金属基体表面形成高级氧化反应，从而在钛金属基体表面原位合成氧化钛薄膜。整个制备过程无需高温处理，因此，该技术能在制备氧化钛薄膜的同时不影响到钛金属基体的体性能。

附图说明

图1是采用本发明方法制备的氧化钛薄膜的扫描电镜SEM照片；其中图1a为Ti-50.8at％Ni金属基体表面无氧化钛薄膜的原始形貌；图1b为在Ti-50.8at％Ni金属基体表面采用了本发明方法制备的氧化钛薄膜的表面形貌，表明氧化钛薄膜具有微观多孔结构特征。

图2是采用本发明方法制备的氧化钛薄膜从表面开始沿其深度方向各元素分布曲线，采用X射线光电子能谱仪对氧化钛薄膜经Ar离子溅射层层减薄后的表面元素分析获得，表明在Ti-50.8at％Ni金属基体表面生成了厚度约300nm的氧化钛薄膜。

具体实施方式

本发明的制备方法是：将钛金属基体放入H₂O₂水溶液中，H₂O₂水溶液按体积百分比计：H₂O₂ 5％-20％，然后在20℃-100℃温度下，用紫外光照射H₂O₂水溶液，通过紫外光催化H₂O₂分解为羟自由基(·OH)对钛金属基体进行光催化高级氧化处理，处理1h-24h后，取出样品并在丙酮和去离子水中分别超声清洗10分钟，即可在钛金属基体表面获得氧化钛薄膜。

下面通过实施例进一步阐明本发明的特点和效果。