专利名称：一种掺钒的二氧化钛亲水薄膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及改性亲水二氧化钛薄膜的方法，具体说涉及掺钒的二氧化钛亲水薄膜的制备方法。
背景技术：
二氧化钛(TiO2)薄膜具有良好的化学稳定性，抗磨损性，制备的薄膜透明等优点，是目前最引人注目的环境净化材料，更为重要的是它可直接利用太阳光、荧光灯中含有的紫外光源，利用太阳能、普通光源来净化环境。研究发现当水在TiO2薄膜表面的接触角小于15°时具有高的水流动性，小于10°时有自清洁效果，小于7°时有防雾效果。TiO2光催化膜材料具有双亲性，特别是其亲水性具有光可逆性，即通常情况TiO2薄膜表面与水有较大的接触角，但经紫外光照射后薄膜与水的接触角减少到5度以下，甚至可达到0度(即水滴完全浸润在表面)，显示非常强的亲水性。停止光照后，表面超亲水性可维持数小时到1周左右。随后慢慢恢复到照射前的疏水状态。再用紫外光照射，又可表现为超亲水性、采用间歇紫外光照射就可使表面始终保持超亲水状态。
光照下产生的超亲水性使TiO2薄膜在实际应用方面展现出诱人的前景，如表面防雾、防露性、防污自清洁效应、杀菌、除臭、易清洗和快干等环保功能，在汽车后视镜、挡风玻璃、防水汽和防污自清洁的玻璃、抗菌的超亲水性陶瓷、玻璃幕墙、农业暖房、各种镜片、和交通标志等方面具有广阔的应用前景，倍受科学界和企业界的关注。但是目前的薄膜需要紫外光照这一要求，使其在应用上受到限制。如果薄膜能在普通日光或室内条件下使用，不需要采用间歇紫外光照来维持表面超亲水性则能大大利于薄膜在实际上的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种掺钒的二氧化钛亲水薄膜的制备的方法，以获得在普通目光或室内条件下拥有亲水性的二氧化钛薄膜，扩大应用范围。
本发明的掺钒的二氧化钛亲水薄膜的制备方法，包括以下步骤1)配制掺钒TiO2溶胶按钛酸酯∶有机钒盐∶乙醇∶水∶抑制剂＝0.9～1∶0～0.1∶25∶1∶0.2的摩尔比，先将抑制剂、水和1/4份乙醇混合，充分搅拌得到溶液A，将钛酸脂、有机钒盐和剩下的3/4份乙醇混合充分搅拌得到溶液B，然后将溶液A滴入溶液B，滴加时同时进行搅拌，得到透明的绿褐色溶胶。
2)将经清洗的载玻片匀速浸入上述配制好的溶胶中，垂直向上提拉载玻片，然后在450～800℃温度下热处理，重复提拉、热处理数次，最后退火，即可得到本发明的薄膜。
上述的钛酸酯可以采用钛酸正丁酯或钛酸异丙酯。有机钒盐可以是乙酰乙酸钒C10H14O5V、偏钒酸铵H4NO3V或二氯二茂钒C10H10C12V。所说的抑制剂为硝酸、二乙醇氨、乙酰丙酮或醋酸。
制备过程中，根据对薄膜的厚度需要可以选择不同的提拉速度和涂膜次数。通常提拉载玻片的速度为2～6cm/min。本发明中优选钛酸酯∶有机钒盐∶乙醇∶水∶抑制剂的摩尔比为0.9∶0.1∶25∶1∶0.2。优选热处理温度为500℃。
本发明的制备方法简单，制得的掺钒二氧化钛亲水薄膜其水和薄膜的接触角在普通日光或室内条件下达到了4～6°，因此该薄膜在普通日光或室内条件下也具有自清洁、防雾效果，应用范围广。可广泛用于防雾、防露、汽车后视镜、挡风玻璃、玻璃幕墙、农业暖房、各种镜片、和交通标志等方面。
具体实施例方式
以下结合实例进一步说明本发明实施例1钛酸丁酯∶乙酰乙酸钒∶乙醇∶水∶硝酸＝0.9∶0.1∶25∶1∶0.2的摩尔比，配成混合溶液。配制过程如下先将0.372ml硝酸、0.493ml水和10ml乙醇混合搅拌1.5h得到溶液A，将8.556g钛酸正丁脂、0.702g乙酰乙酸钒和30ml乙醇混合搅拌1.5h得到溶液B，然后将溶液A滴入溶液B，滴加同时进行搅拌，得到的混合溶液再搅拌1.5h，最后得到透明的绿褐色溶胶。
采用溶胶凝胶法在载玻片表面浸渍提拉TiO2薄膜，将经过洗液浸泡、超声清洗、去离子水冲洗、烘干的载玻片以4cm/min的提拉速度浸入溶液中然后拉出，然后立即放入温度为500℃的烘箱中热处理10min，重复上述提拉、热处理操作5次，即涂膜5层。镀完最后1层膜后，再在500℃下退火30min，即可得到日光照射下亲水的TiO2薄膜。
实施例2钛酸丁酯∶乙酰乙酸钒∶乙醇∶水∶硝酸＝0.997∶0.03∶25∶1∶0.2的摩尔比，配成混合溶液。配制过程如下先将0.372ml硝酸、0.493ml水和10ml乙醇混合搅拌1.5h得到溶液A，将9.23g钛酸正丁脂、0.211g乙酰乙酸钒和30ml乙醇混合搅拌1.5h得到溶液B，然后将溶液A滴入溶液B，滴加的同时进行搅拌，得到的混合溶液再搅拌0.5h，最后得到透明的绿褐色溶胶。
采用溶胶凝胶法，在载玻片表面浸渍提拉TiO2薄膜，将经过洗液浸泡、超声清洗、去离子水冲洗、烘干的载玻片以6cm/min的提拉速度浸入溶液中然后拉出，然后立即放入温度为500℃的烘箱中热处理10min，重复上述提拉、热处理操作5次，当镀完最后1层膜后，再在500℃下退火30min，即可得到日光照射下表面亲水的TiO2薄膜。
表1为不同掺钒量下水和薄膜的接触角数据表1
权利要求
1.掺钒的二氧化钛亲水薄膜的制备方法，其特征是包括以下步骤1)配制掺钒TiO2溶胶按钛酸酯∶有机钒盐∶乙醇∶水∶抑制剂＝0.9～1∶0～0.1∶25∶1∶0.2的摩尔比，先将抑制剂、水和1/4份乙醇混合，充分搅拌得到溶液A，将钛酸酯和有机钒盐和剩下的3/4份乙醇混合充分搅拌得到溶液B，然后将溶液A滴入溶液B，滴加时同时进行搅拌，得到透明的绿褐色溶胶。2)将经清洗的载玻片匀速浸入上述配制好的溶胶中，垂直向上提拉载玻片，然后在450～800℃温度下热处理，重复提拉、热处理数次，最后退火，即可得到本发明的薄膜。
2.根据权利要求1所述的掺钒的二氧化钛亲水薄膜的制备方法，其特征是所说的钛酸酯为钛酸正丁酯、钛酸异丙酯。
3.根据权利要求1所述的掺钒的二氧化钛亲水薄膜的制备方法，其特征是所说的有机钒盐为乙酰乙酸钒、偏钒酸铵或二氯二茂钒。
4.根据权利要求1所述的掺钒的二氧化钛亲水薄膜的制备方法，其特征是所说的抑制剂为硝酸、二乙醇氨、乙酰丙酮或醋酸。
5.权利要求1所述的掺钒的二氧化钛亲水薄膜的制备方法，其特征是提拉载玻片的速度为2～6cm/min。
6.据权利要求1所述的掺钒的二氧化钛亲水薄膜的制备方法，其特征是钛酸酯∶有机钒盐∶乙醇∶水∶硝酸的摩尔比为0.9∶0.1∶25∶1∶0.2。
7.据权利要求1所述的掺钒的二氧化钛亲水薄膜的制备方法，其特征是热处理温度为500℃。
全文摘要
本发明公开了一种掺钒的二氧化钛亲水薄膜的制备方法，该方法包括以下步骤先按钛酸酯∶有机钒盐∶乙醇∶水∶抑制剂＝0.9～1∶0～0.1∶25∶1∶0.2的摩尔比，配制掺钒TiO
文档编号C23C18/12GK1493710SQ0315064
公开日2004年5月5日 申请日期2003年8月25日 优先权日2003年8月25日
发明者赵高凌, 刘琴华, 韩高荣, 翁文剑, 杜丕一, 汪建勋, 沈鸽, 程逵 申请人:浙江大学