一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜及二氧化鈦三維光子晶體的方法
【專利摘要】一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜及二氧化鈦三維光子晶體的方法，本發(fā)明涉及一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜及二氧化鈦三維光子晶體的方法。方法：配制四價鈦鹽濁液，向濁液中加入羥基多元酸和硝酸鉀生成無色透明溶液，向無色透明溶液中加入過氧化氫得到紅色透明溶液；采用三電極進(jìn)行電沉積，得到黑色有金屬光澤的薄膜；將薄膜轉(zhuǎn)入馬弗爐中進(jìn)行焙燒，得到二氧化鈦薄膜。垂直沉積制備PS膠體晶體，采用三電極進(jìn)行電沉積，得到黑色TiO2/PS三維光子晶體；三維光子晶體自然晾干，轉(zhuǎn)入馬弗爐中焙燒，保溫機制為500℃保溫兩小時，得到二氧化鈦三維光子晶體。本發(fā)明用于制備二氧化鈦薄膜及二氧化鈦三維光子晶體。
【專利說明】一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜及二氧化鈦三維光子晶體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜及二氧化鈦三維光子晶體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化鈦材料是一種重要的氧化物陶瓷，也是一種非常重要的半導(dǎo)體材料和光學(xué)材料。由于其獨特的光學(xué)、電學(xué)及化學(xué)性質(zhì)，長期以來被廣泛的應(yīng)用在光催化、氣體傳感器、水和空氣的凈化、電致變色、太陽能電池等領(lǐng)域。
[0003]常見的二氧化鈦薄膜的制備方法主要有溶膠凝膠法、化學(xué)氣相沉積法、激光脈沖沉積法(PLD法)、陽極氧化法以及電沉積法等。眾多的方法之中，電沉積方法以其沉積厚度可控、能在復(fù)雜的表面沉積出均一的薄膜、設(shè)備價格低廉等優(yōu)點而廣受關(guān)注。電沉積方法可以分為陽極沉積、陰極沉積和動電位沉積。陰極電沉積法最重要的應(yīng)用之一是被用來制備過渡金屬氧化物，如氫氧化鈷(Co(OH)2)、氧化鋅(ZnO)、氫氧化鎳(Ni(OH)2)等。陰極電沉積法制備二氧化鈦薄膜，常用的電沉積體系為四氯化鈦(TiC14)和過氧化氫(H2O2)或硫酸氧鈦(TiOSO4)、過氧化氫(H2O2)和硝酸鉀(KNO3)。這兩種電沉積體系在配制溶液的過程中，PH的調(diào)節(jié)都非常的繁瑣，且在沉積的過程中隨著0H_的消耗，溶液的PH也不能維持在一個穩(wěn)定的數(shù)值，需要定期的調(diào)節(jié)pH。這主要是因為溶液中H2O2和Ti4+形成的螯合物并不十分穩(wěn)定，調(diào)節(jié)PH到一定的值時才能使之穩(wěn)定。此外，采用上述方法制備二氧化鈦薄膜時，沉積的速率較小，若要獲 得厚度為微米級的薄膜需要沉積30分鐘以上，使得采用電沉積方法制備二氧化鈦薄膜的效率極低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有制備二氧化鈦薄膜及三維光子晶體的方法存在調(diào)節(jié)pH過程繁瑣且沉積速率小的問題，而提供一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜及二氧化鈦三維光子晶體的方法。
[0005]一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜的方法是按以下步驟完成的:
[0006]一、將四價鈦鹽加入到去離子水中，在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的條件下進(jìn)行磁力攪拌直至得到白色濁液；所述白色濁液中Ti4+的濃度為0.01~0.05mol/L ；
[0007]二、在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的攪拌條件下向步驟一得到的白色濁液中先加入羥基多元酸再加入硝酸鉀，持續(xù)攪拌直至得到無色透明溶液；
[0008]三、在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的攪拌條件下向步驟二得到的無色透明溶液中加入過氧化氫，當(dāng)無色透明溶液由黃色透明直至變?yōu)榧t色透明后，得到紅色透明溶液；
[0009]四、將步驟三得到的紅色透明溶液置于冰水浴中20min~60min,然后在沉積溫度為O~35°C、沉積電壓為-2V~-1V和沉積時間為IOOs~2000s的條件下，采用三電極體系對步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積，得到黑色致密且有金屬光澤的薄膜；所述三電極體系的工作電極為ITO或鎳片；
[0010]五、將步驟四得到的黑色致密且有金屬光澤的薄膜在室溫條件下自然晾干后，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中焙燒，在溫度為450°C~800°C的條件下保溫Ih~4h，得到白色均一的薄膜，即為二氧化鈦薄膜；
[0011]步驟一中所述四價鈦鹽與步驟二中所述羥基多元酸的摩爾比為1: (0.5~5);
[0012]步驟一中所述四價鈦鹽與步驟二中所述硝酸鉀的摩爾比為1: (4~6);
[0013]步驟一中所述四價鈦鹽與步驟三中所述過氧化氫的摩爾比為1: (0.75~5)。
[0014]一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦三維光子晶體的方法是按以下步驟完成的:
[0015]一、將四價鈦鹽加入到去離子水中，在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的條件下進(jìn)行磁力攪拌直至得到白色濁液；所述白色濁液中Ti4+的濃度為0.01~0.05mol/L ；
[0016]二、在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的攪拌條件下向步驟一得到的白色濁液中先加入羥基多元酸再加入硝酸鉀，持續(xù)攪拌直至得到無色透明溶液；
[0017]三、在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的攪拌條件下向步驟二得到的無色透明溶液中加入過氧化氫，當(dāng)無色透明溶液由黃色透明直至變?yōu)榧t色透明后，得到紅色透明溶液；
[0018]四、將步驟三得到的紅色透明溶液置于冰水浴中20min~60min,然后在沉積溫度為O~35°C、沉積電壓為-2V~-1V和沉積時間為IOOs~2000s的條件下，采用三電極體系對步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積，得到黑色的Ti02/PS三維光子晶體；所述三電極體系的工作電極為聚苯乙烯膠體晶體；
[0019]五、將步驟四得到的黑色的Ti02/PS三維光子晶體在室溫條件下自然晾干后，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中焙燒，在溫度為450°C~800°C的條件下保溫Ih~4h，得到白色致密且有彩色光澤的三維光子晶體，即為二氧化鈦三維光子晶體；
[0020]步驟一中所述四價鈦鹽與步驟二中所述羥基多元酸的摩爾比為1: (0.5~5);
[0021]步驟一中所述四價鈦鹽與步驟二中所述硝酸鉀的摩爾比為1: (4~6);
[0022]步驟一中所述四價鈦鹽與步驟三中所述過氧化氫的摩爾比為1: (0.75~5)。
[0023]本發(fā)明有益效果:
[0024]本發(fā)明采用螯合作用更強的羥基多元酸輔助進(jìn)行電沉積溶液的配制，由于羥基多元酸與四價鈦離子的螯合作用更強，使得形成的螯合物更加穩(wěn)定，故受PH的影響減小，使得在配制溶液時及電沉積的過程中不需要再頻繁的調(diào)節(jié)pH;同時由于羥基和羧基之間能夠形成內(nèi)酯鍵，使得溶液中形成更大的離子團(tuán)，故能有效的加快沉積速率，制備的二氧化鈦薄膜更加均一。此外，這種大的離子團(tuán)可以破壞體系中晶體的定向生長，避免在沉積的過程中形成較大的晶粒，使得得到的薄膜更加的均勻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為實施例一制得的二氧化 鈦薄膜的X射線衍射圖譜；其中Λ代表金紅石相TiO2, □代表銳鈦礦相TiO2,〇代表1TO ；
[0026]圖2為實施例二制得的二氧化鈦薄膜的X射線衍射圖譜；其中□代表NiO，〇代表Ni，▲代表金紅石相TiO2, ★代表銳鈦礦相TiO2 ；
[0027]圖3為實施例三制得的二氧化鈦三維光子晶體的掃描電鏡圖。【具體實施方式】
[0028]【具體實施方式】一:本實施方式一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜的方法是按以下步驟完成的:
[0029]一、將四價鈦鹽加入到去離子水中，在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的條件下進(jìn)行磁力攪拌直至得到白色濁液；所述白色濁液中Ti4+的濃度為0.01~0.05mol/L ；
[0030]二、在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的攪拌條件下向步驟一得到的白色濁液中先加入羥基多元酸再加入硝酸鉀，持續(xù)攪拌直至得到無色透明溶液；
[0031]三、在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的攪拌條件下向步驟二得到的無色透明溶液中加入過氧化氫，當(dāng)無色透明溶液由黃色透明直至變?yōu)榧t色透明后，得到紅色透明溶液；
[0032]四、將步驟三得到的紅色透明溶液置于冰水浴中20min~60min,然后在沉積溫度為O~35°C、沉積電壓為-2V~-1V和沉積時間為IOOs~2000s的條件下，采用三電極體系對步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積，得到黑色致密且有金屬光澤的薄膜；所述三電極體系的工作電極為ITO或鎳片；
[0033]五、將步驟四得到的黑色致密且有金屬光澤的薄膜在室溫條件下自然晾干后，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中焙燒，在溫度為450°C~800°C的條件下保溫Ih~4h，得到白色均一的薄膜，即為二氧化鈦薄膜。
[0034]本實施方式步驟四中所述工作電極在電沉積之前進(jìn)行預(yù)處理，處理方法為:①當(dāng)工作電極為ITO時，將ITO先采用洗潔精清洗2~4次，再采用丙酮清洗2~4次，然后采用甲醇清洗2~4次，最后采 用超純水超聲清洗2~4次，置于烘箱中烘干；②當(dāng)工作電極為鎳片時，將鎳片先采用洗潔精清洗2~4次，再采用丙酮清洗2~4次，然后采用甲醇清洗2~4次，最后采用超純水超聲清洗2~4次，放入到30%的雙氧水中浸泡3h后，置于烘箱中烘干。
[0035]步驟一中所述四價鈦鹽與步驟二中所述羥基多元酸的摩爾比為1: (0.5~5);
[0036]步驟一中所述四價鈦鹽與步驟二中所述硝酸鉀的摩爾比為1: (4~6);
[0037]步驟一中所述四價鈦鹽與步驟三中所述過氧化氫的摩爾比為1: (0.75~5)。
[0038]本實施方式步驟三所述過氧化氫為市售的濃度為30%的過氧化氫。
[0039]本實施方式采用螯合作用更強的羥基多元酸輔助進(jìn)行電沉積溶液的配制，由于羥基多元酸與四價鈦離子的螯合作用更強，使得形成的螯合物更加穩(wěn)定，故受PH的影響減小，使得在配制溶液時及電沉積的過程中不需要再頻繁的調(diào)節(jié)pH;同時由于羥基和羧基之間能夠形成內(nèi)酯鍵，使得溶液中形成更大的離子團(tuán)，故能有效的加快沉積速率，制備的二氧化鈦薄膜更加均一。此外，這種大的離子團(tuán)可以破壞體系中晶體的定向生長，避免在沉積的過程中形成較大的晶粒，使得得到的薄膜更加的均勻。
[0040]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中所述四價鈦鹽為硫酸氧鈦。其他與【具體實施方式】一相同。
[0041]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:步驟一中所述白色濁液中Ti4+的濃度為0.02mol/L。其他與【具體實施方式】一或二相同。
[0042]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三不同的是:步驟二中所述羥基多兀酸為檸檬酸。其他與【具體實施方式】一至三相同。[0043]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟四中在沉積溫度為30°C、沉積電壓為-1.3V和沉積時間為200s的條件下，采用三電極體系對步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積。其他與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0044]【具體實施方式】六:本實施方式一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦三維光子晶體的方法是按以下步驟完成的:
[0045]一、將四價鈦鹽加入到去離子水中，在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的條件下進(jìn)行磁力攪拌直至得到白色濁液；所述白色濁液中Ti4+的濃度為0.01~0.05mol/L ；
[0046]二、在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的攪拌條件下向步驟一得到的白色濁液中先加入羥基多元酸再加入硝酸鉀，持續(xù)攪拌直至得到無色透明溶液；
[0047]三、在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的攪拌條件下向步驟二得到的無色透明溶液中加入過氧化氫，當(dāng)無色透明溶液由黃色透明直至變?yōu)榧t色透明后，得到紅色透明溶液；
[0048]四、將步驟三得到的紅色透明溶液置于冰水浴中20min~60min,然后在沉積溫度為O~35°C、沉積電壓為-2V~-1V和沉積時間為IOOs~2000s的條件下，采用三電極體系對步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積，得到黑色的Ti02/PS三維光子晶體；所述三電極體系的工作電極為聚苯乙烯膠體晶體；
[0049]五、將步驟四得 到的黑色的Ti02/PS三維光子晶體在室溫條件下自然晾干后，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中焙燒，在溫度為450°C~800°C的條件下保溫Ih~4h，得到白色致密且有彩色光澤的三維光子晶體，即為二氧化鈦三維光子晶體；
[0050]步驟一中所述四價鈦鹽與步驟二中所述羥基多元酸的摩爾比為1: (0.5~5);
[0051]步驟一中所述四價鈦鹽與步驟二中所述硝酸鉀的摩爾比為1: (4~6);
[0052]步驟一中所述四價鈦鹽與步驟三中所述過氧化氫的摩爾比為1: (0.75~5)。
[0053]本實施方式步驟四中所述的聚苯乙烯膠體晶體是采用垂直沉積法制備而成，且置于溫度為80°C的環(huán)境下保溫2h。
[0054]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟一中所述四價鈦鹽為硫酸氧鈦。其他與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0055]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是:步驟一中所述白色濁液中Ti4+的濃度為0.02mol/L。其他與【具體實施方式】一至七之一相同。
[0056]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一不同的是:步驟二中所述羥基多兀酸為檸檬酸。其他與【具體實施方式】一至八之一相同。
[0057]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】一至九之一不同的是:步驟四中在沉積溫度為30°C、沉積電壓為-1.3V和沉積時間為200s的條件下，采用三電極體系對步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積。其他與【具體實施方式】一至九之一相同。
[0058]采用下述實施例驗證本發(fā)明效果:
[0059]實施例一:一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜的方法是按以下步驟完成的:
[0060]一、將0.392g四價鈦鹽加入到IOOmL去離子水中，在轉(zhuǎn)速為1300r/min的條件下進(jìn)行磁力攪拌直至得到白色濁液；
[0061]二、在轉(zhuǎn)速為1300r/min的攪拌條件下向步驟一得到的白色濁液中先加入0.42g檸檬酸再加入1.0lg硝酸鉀，持續(xù)攪拌直至得到無色透明溶液；[0062]三、在轉(zhuǎn)速為1300r/min的攪拌條件下向步驟二得到的無色透明溶液中加入0.17mL過氧化氫，當(dāng)無色透明溶液由黃色透明直至變?yōu)榧t色透明后，得到紅色透明溶液；
[0063]四、將步驟三得到的紅色透明溶液置于冰水浴中30min，然后在沉積溫度為30°C、沉積電壓為-1.3V和沉積時間為500s的條件下，采用三電極體系對步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積，得到黑色致密且有金屬光澤的薄膜；所述三電極體系的工作電極為ITO ；
[0064]五、將步驟四得到的黑色致密且有金屬光澤的薄膜在室溫條件下自然晾干后，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中焙燒，在溫度為500°C的條件下保溫2h，得到白色均一的薄膜，即為二氧化鈦薄膜。
[0065]本實施方式步驟四中所述工作電極在電沉積之前進(jìn)行預(yù)處理，處理方法為:當(dāng)工作電極為ITO時，將ITO先采用洗潔 精清洗3次，再采用丙酮清洗3次，然后采用甲醇清洗3次，最后采用超純水超聲清洗3次，置于烘箱中烘干。
[0066]圖1為實施例一制得的二氧化鈦薄膜的X射線衍射圖譜；其中Λ代表金紅石相TiO2，□代表銳鈦礦相TiO2,〇代表1TO ;由圖1可以看出實施例一中得到了同時含有金紅石相和銳鈦礦相的二氧化鈦薄膜。
[0067]實施例二:一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜的方法是按以下步驟完成的:
[0068]一、將0.392g四價鈦鹽加入到IOOmL去離子水中，在轉(zhuǎn)速為1300r/min的條件下進(jìn)行磁力攪拌直至得到白色濁液；
[0069]二、在轉(zhuǎn)速為1300r/min的攪拌條件下向步驟一得到的白色濁液中先加入0.84g檸檬酸再加入1.0lg硝酸鉀，持續(xù)攪拌直至得到無色透明溶液；
[0070]三、在轉(zhuǎn)速為1300r/min的攪拌條件下向步驟二得到的無色透明溶液中加入
0.35mL過氧化氫，當(dāng)無色透明溶液由黃色透明直至變?yōu)榧t色透明后，得到紅色透明溶液；
[0071]四、將步驟三得到的紅色透明溶液置于冰水浴中30min，然后在沉積溫度為30°C、沉積電壓為-1.3V和沉積時間為500s的條件下，采用三電極體系對步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積，得到黑色致密且有金屬光澤的薄膜；所述三電極體系的工作電極為鎳片;
[0072]五、將步驟四得到的黑色致密且有金屬光澤的薄膜在室溫條件下自然晾干后，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中焙燒，在溫度為700°C的條件下保溫2h，得到白色均一的薄膜，即為二氧化鈦薄膜。
[0073]本實施方式步驟四中所述工作電極在電沉積之前進(jìn)行預(yù)處理，處理方法為:當(dāng)工作電極為鎳片時，將鎳片先采用洗潔精清洗3次，再采用丙酮清洗3次，然后采用甲醇清洗3次，最后采用超純水超聲清洗3次，放入到30%的雙氧水中浸泡3h后，置于烘箱中烘干。
[0074]圖2為實施例二制得的二氧化鈦薄膜的X射線衍射圖譜；其中□代表NiO，〇代表Ni，▲代表金紅石相TiO2，★代表銳鈦礦相TiO2 ;由圖2可以看出實施例二中得到了同時含有金紅石相和銳鈦礦相的二氧化鈦薄膜。
[0075]實施例三:一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦三維光子晶體的方法是按以下步驟完成的:
[0076]一、將0.392g四價鈦鹽加入到IOOmL去離子水中，在轉(zhuǎn)速為1300r/min的條件下進(jìn)行磁力攪拌直至得到白色濁液；[0077]二、在轉(zhuǎn)速為1300r/min的攪拌條件下向步驟一得到的白色濁液中先加入0.42g檸檬酸再加入1.0lg硝酸鉀，持續(xù)攪拌直至得到無色透明溶液；
[0078]三、在轉(zhuǎn)速為1300r/min的攪拌條件下向步驟二得到的無色透明溶液中加入
0.17mL過氧化氫，當(dāng)無色透明溶液由黃色透明直至變?yōu)榧t色透明后，得到紅色透明溶液；
[0079]四、將步驟三得到的紅色透明溶液置于冰水浴中30min，然后在沉積溫度為30°C、沉積電壓為-1.3V和沉積時間為500s的條件下，采用三電極體系對步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積，得到黑色的Ti02/PS三維光子晶體；所述三電極體系的工作電極為聚苯乙烯膠體晶體；
[0080]五、將步驟四得到的黑色的Ti02/PS三維光子晶體在室溫條件下自然晾干后，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中焙燒，在溫度為500°C的條件下保溫2h，得到白色致密且有彩色光澤的三維光子晶體，即為二氧化鈦三維光子晶體；
[0081]本實施方式步驟四中所述的聚苯乙烯膠體晶體是采用垂直沉積法制備而成，且置于溫度為80°C的環(huán)境下保溫2h。
[0082]圖3為實施例三制得的二氧化鈦三維光子晶體的掃描電鏡圖，由圖3可以看出，實施例三中通過本發(fā)明的方法得到了二氧化鈦三維光子晶體，且得到的三維光子晶體結(jié)構(gòu)完整，連續(xù)性 較好。
【權(quán)利要求】
1.一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜的方法，其特征在于羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜的方法是按以下步驟完成的: 一、將四價鈦鹽加入到去離子水中，在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的條件下進(jìn)行磁力攪拌直至得到白色濁液；所述白色濁液中Ti4+的濃度為0.01~0.05mol/L ； 二、在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的攪拌條件下向步驟一得到的白色濁液中先加入羥基多元酸再加入硝酸鉀，持續(xù)攪拌直至得到無色透明溶液； 三、在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的攪拌條件下向步驟二得到的無色透明溶液中加入過氧化氫，當(dāng)無色透明溶液由黃色透明直至變?yōu)榧t色透明后，得到紅色透明溶液； 四、將步驟三得到的紅色透明溶液置于冰水浴中20min~60min，然后在沉積溫度為O~35°C、沉積電壓為-2V~-1V和沉積時間為IOOs~2000s的條件下，采用三電極體系對步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積，得到黑色致密且有金屬光澤的薄膜；所述三電極體系的工作電極為ITO或鎳片； 五、將步驟四得到的黑色致密且有金屬光澤的薄膜在室溫條件下自然晾干后，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中焙燒，在溫度為450°C~800°C的條件下保溫Ih~4h，得到白色均一的薄膜，即為二氧化鈦薄膜； 步驟一中所述四價鈦鹽與步驟二中所述羥基多元酸的摩爾比為1: (0.5~5); 步驟一中所述四價鈦鹽與步驟二中所述硝酸鉀的摩爾比為1: (4~6); 步驟一中所述四價鈦鹽與步驟三中所述過氧化氫的摩爾比為1: (0.75~5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜的方法，其特征在于步驟一中所述四價鈦鹽為硫酸氧鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜的方法，其特征在于步驟一中所述白色濁液中Ti4+的濃度為0.02mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜的方法，其特征在于步驟二中所述羥基多元酸為檸檬酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦薄膜的方法，其特征在于步驟四中在沉積溫度為30°C、沉積電壓為-1.3V和沉積時間為200s的條件下，采用三電極體系對步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積。
6.一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦三維光子晶體的方法，其特征在于羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦三維光子晶體的方法是按以下步驟完成的: 一、將四價鈦鹽加入到去離子水中，在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的條件下進(jìn)行磁力攪拌直至得到白色濁液；所述白色濁液中Ti4+的濃度為0.01~0.05mol/L ； 二、在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的攪拌條件下向步驟一得到的白色濁液中先加入羥基多元酸再加入硝酸鉀，持續(xù)攪拌直至得到無色透明溶液； 三 、在轉(zhuǎn)速為1200~1400r/min的攪拌條件下向步驟二得到的無色透明溶液中加入過氧化氫，當(dāng)無色透明溶液由黃色透明直至變?yōu)榧t色透明后，得到紅色透明溶液； 四、將步驟三得到的紅色透明溶液置于冰水浴中20min~60min，然后在沉積溫度為O~35°C、沉積電壓為-2V~-1V和沉積時間為IOOs~2000s的條件下，采用三電極體系對步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積，得到黑色的Ti02/PS三維光子晶體；所述三電極體系的工作電極為聚苯乙烯膠體晶體；五、將步驟四得到的黑色的Ti02/PS三維光子晶體在室溫條件下自然晾干后，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中焙燒，在溫度為450°c~800°C的條件下保溫Ih~4h，得到白色致密且有彩色光澤的三維光子晶體，即為二氧化鈦三維光子晶體； 步驟一中所述四價鈦鹽與步驟二中所述羥基多元酸的摩爾比為1: (0.5~5); 步驟一中所述四價鈦鹽與步驟二中所述硝酸鉀的摩爾比為1: (4~6); 步驟一中所述四價鈦鹽與步驟三中所述過氧化氫的摩爾比為1: (0.75~5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦三維光子晶體的方法，其特征在于步驟一中所述四價鈦鹽為硫酸氧鈦。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦三維光子晶體的方法，其特征在于步驟一中所述白色濁液中Ti4+的濃度為0.02mol/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦三維光子晶體的方法，其特征在于步驟二中所述羥基多元酸為檸檬酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種羥基多元酸輔助電沉積制備二氧化鈦三維光子晶體的方法，其特征在于步驟四中在沉積溫度為30°C、沉積電壓為-1.3V和沉積時間為200s的條件下，采用三電極體系對 步驟三得到的紅色透明溶液進(jìn)行電沉積。
【文檔編號】C30B29/16GK104005069SQ201410255702
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】李垚, 呂瑞臻, 趙九蓬 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)