匀胶法制备TiO2薄膜的亲水性研究

王学敏，王丽君，侯兴刚，李德军，姚 琨，沈逸枭

（1.天津师范大学 物理与电子信息学院，天津300387；2.扎赉特旗教师进修学校 内蒙古 兴安盟，137600）

TiO2薄膜在紫外光照下具有超亲水性，机理是受紫外光照射后，TiO2的价带电子被激发到导带，产生电子空穴对，电子与空穴迁移到表面时，电子与Ti4＋反应形成Ti3＋，空穴和表面的负氧离子形成氧空位.空气中的水分子与空穴作用形成的羟基自由基填补氧空位，最终在材料表面生成羟基官能团（－OH），形成化学吸附水层.化学吸附水可以进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层，因此会在TiO2薄膜表面形成高度亲水微区，并铺展开来形成水膜，宏观表现为超亲水性[1].超亲水性TiO2薄膜可应用于玻璃、陶瓷、有机薄膜、机械材料、食品用具和医疗器械等材料的表面，实现防雾、自清洁和改善生物兼容性等功能[2－5].由于TiO2具有需要紫外光激发和光生电子－空穴对复合率高的缺点，许多研究采用离子掺杂或复合半导体的方法改进TiO2薄膜的亲水性[6－10].但在某些实际应用中，材料表面沉积TiO2薄膜后不但要求薄膜具有超亲水性，还要求它保持尽可能高的透光率[11－12]，而离子掺杂和复合半导体都会降低TiO2薄膜的透光率，因此针对这一应用要求，研究具有高透光率的超薄TiO2薄膜的亲水性具有现实意义.

本研究采用匀胶法制备不同厚度TiO2薄膜，利用XRD、Raman光谱、AFM、XPS和 UV－Vis研究厚度对TiO2薄膜晶体结构、表面形貌和透光率的影响，通过接触角研究厚度、避光和紫外光照对TiO2薄膜亲……