[发明专利]一种人工多孔二氧化钛复合结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多孔二氧化钛的制备领域，尤其是涉及到一种人工多孔二氧化钛复合结构及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展，人们生活水平不断提高，人们也越来越注重身体的健康。同时，随着科技的发展，空气的污染也越来越受到人们的关注。甲醛就是空气污染物的一种。一般来说，新装修完的房子内的家具、沙发、油漆等都会释放甲醛。甲醛是一种有强烈刺激性气味的气体，一定浓度的甲醛对人的神经系统、肺、肝脏等器官均可产生伤害。

二氧化钛具有光催化特性，在紫外光的照射下，二氧化钛表面能够激发产生电子和空穴，催化甲醛与空气中的氧气反应生成二氧化碳和水，实现甲醛的净化。要使得二氧化钛能够有效的净化甲醛，必须二氧化钛的比表面积。制备多孔二氧化钛是增加比表面积的一个有效的方法。设计人工结构的多孔二氧化钛，增加比表面积，对于实现甲醛的有效净化具有重要的意义。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种人工多孔二氧化钛复合结构，该复合结构具有人工可控的三维孔，且三维孔与空气接触的有效面积大，能够充分利用二氧化钛，提高二氧化钛分解甲醛的效率。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种人工多孔二氧化钛复合结构，包括衬底、过渡层、人工二氧化钛结构、孔、通气孔，其中，过渡层位于衬底的两面，且过渡层内分布有孔；人工二氧化钛结构为长方体结构，且人工二氧化钛结构上分布有孔，通气孔位于人工二氧化钛结构的内部，且贯穿人工二氧化钛结构。

上述方案中：

所述的孔的直径小于500 nm；

所述的通气孔为长方体结构，且长和宽的尺寸范围为1 μm～100 μm。 

本发明提供的一种人工多孔二氧化钛复合结构的制备方法为：

步骤1：采用钛靶和碳靶，利用共溅射的方法在衬底两面镀上钛、碳复合薄膜； 

步骤2：在镀有钛、碳复合薄膜的衬底上滴加紫外光抗蚀剂构成牺牲层，利用紫外曝光技术在牺牲层上得到阵列图形，使用显影的方法去除所述的阵列图形位置处的牺牲层；

步骤3：利用磁控溅射的方法在阵列图形位置沉积碳薄膜；

步骤4：采用去胶剂去除衬底上的牺牲层；

步骤5：在衬底上滴加紫外光抗蚀剂构成牺牲层，利用紫外曝光技术在牺牲层上得到阵列图案，阵列图案的位置与步骤2所述的阵列图形的位置重合，且阵列图案的宽度大于阵列图形的宽度，且阵列图案的长度小于阵列图形的长度，使用显影的方法去除所述的阵列图案位置处的牺牲层；

步骤6：将经历步骤5的衬底放置在滚轴之上，利用衬底两面的钛靶和碳靶，采用共溅射的方式，在步骤5所述的衬底上沉积钛、碳混合薄膜；

步骤7：将步骤6得到的结构放入高温炉内，温度大于500度，氧化时间大于30分钟以燃烧掉碳，形成孔，将牺牲层燃烧掉，同时将钛氧化成二氧化钛，进而得到人工多孔二氧化钛复合结构。

综上所述，本发明提供了一种人工多孔二氧化钛复合结构及其制备方法。与现有技术相比，本发明通过设计碳薄膜的尺寸，能够人工的调节通气孔的尺寸；利用钛和碳共溅射，通过调整钛和碳的溅射功率，能够设计孔的尺寸和密度；本发明的孔和通气孔形成三维的孔状结构，当气流流入本发明的结构中，能够更有效的净化甲醛。此外，本发明的制备方法与现有的半导体工艺兼容，适合工业生产。

 

附图说明

图1是本发明一种人工多孔二氧化钛复合结构的结构示意图；

图2为在衬底上沉积的阵列图形的碳薄膜的结构示意图；

图3为利用钛靶和碳靶共溅射制备钛、碳混合薄膜的结构示意图。

图中：1衬底、2过渡层、3人工二氧化钛结构、4孔、5通气孔、6碳薄膜、7钛靶、8碳靶、9滚轴。

 

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

图1是本发明一种人工多孔二氧化钛复合结构的结构示意图；图2为在衬底上沉积的阵列图形的碳薄膜的结构示意图；图3为利用钛靶和碳靶共溅射制备钛、碳混合薄膜的结构示意图，图中，衬底1、过渡层2、人工二氧化钛结构3、孔4、通气孔5、碳薄膜6、钛靶7、碳靶8、滚轴9。对于本发明，过渡层2位于衬底1的两面，且过渡层2内分布有孔4；人工二氧化钛结构3为长方体结构，且人工二氧化钛结构3上分布有孔4，通气孔5位于人工二氧化钛结构3的内部，且贯穿人工二氧化钛结构3。

上述方案中：