一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括襯底、過(guò)渡層、人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)、孔、通氣孔，其中，過(guò)渡層位于襯底的兩面，且過(guò)渡層內(nèi)分布有孔；人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，且人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)上分布有孔，通氣孔位于人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，且貫穿人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)碳薄膜的尺寸，能夠人工的調(diào)節(jié)通氣孔的尺寸；利用鈦和碳共濺射，通過(guò)調(diào)整鈦和碳的濺射功率，能夠設(shè)計(jì)孔的尺寸和密度；本發(fā)明的孔和通氣孔形成三維的孔狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)氣流流入本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，能夠更有效的凈化甲醛。此外，本發(fā)明的制備方法與現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝兼容，適合工業(yè)生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多孔二氧化鈦的制備領(lǐng)域，尤其是涉及到一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，人們也越來(lái)越注重身體的健康。同時(shí)，隨著科技的發(fā)展，空氣的污染也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。甲醛就是空氣污染物的一種。一般來(lái)說(shuō)，新裝修完的房子內(nèi)的家具、沙發(fā)、油漆等都會(huì)釋放甲醛。甲醛是一種有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，一定濃度的甲醛對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)、肺、肝臟等器官均可產(chǎn)生傷害。
[0003]二氧化鈦具有光催化特性，在紫外光的照射下，二氧化鈦表面能夠激發(fā)產(chǎn)生電子和空穴，催化甲醛與空氣中的氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，實(shí)現(xiàn)甲醛的凈化。要使得二氧化鈦能夠有效的凈化甲醛，必須二氧化鈦的比表面積。制備多孔二氧化鈦是增加比表面積的一個(gè)有效的方法。設(shè)計(jì)人工結(jié)構(gòu)的多孔二氧化鈦，增加比表面積，對(duì)于實(shí)現(xiàn)甲醛的有效凈化具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)目的是提供一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)，該復(fù)合結(jié)構(gòu)具有人工可控的三維孔，且三維孔與空氣接觸的有效面積大，能夠充分利用二氧化鈦，提高二氧化鈦分解甲醛的效率。
[0005]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為:一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括襯底、過(guò)渡層、人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)、孔、通氣孔，其中，過(guò)渡層位于襯底的兩面，且過(guò)渡層內(nèi)分布有孔；人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，且人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)上分布有孔，通氣孔位于人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，且貫穿人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)。
[0006]上述方案中:
所述的孔的直徑小于500 nm ；
所述的通氣孔為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu),且長(zhǎng)和寬的尺寸范圍為I μπι?100 μ m0
[0007]本發(fā)明提供的一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法為:
步驟1:采用鈦靶和碳靶，利用共濺射的方法在襯底兩面鍍上鈦、碳復(fù)合薄膜；
步驟2:在鍍有鈦、碳復(fù)合薄膜的襯底上滴加紫外光抗蝕劑構(gòu)成犧牲層，利用紫外曝光技術(shù)在犧牲層上得到陣列圖形，使用顯影的方法去除所述的陣列圖形位置處的犧牲層；步驟3:利用磁控濺射的方法在陣列圖形位置沉積碳薄膜；
步驟4:采用去膠劑去除襯底上的犧牲層；
步驟5:在襯底上滴加紫外光抗蝕劑構(gòu)成犧牲層，利用紫外曝光技術(shù)在犧牲層上得到陣列圖案，陣列圖案的位置與步驟2所述的陣列圖形的位置重合，且陣列圖案的寬度大于陣列圖形的寬度，且陣列圖案的長(zhǎng)度小于陣列圖形的長(zhǎng)度，使用顯影的方法去除所述的陣列圖案位置處的犧牲層； 步驟6:將經(jīng)歷步驟5的襯底放置在滾軸之上，利用襯底兩面的鈦靶和碳靶，采用共濺射的方式，在步驟5所述的襯底上沉積鈦、碳混合薄膜；
步驟7:將步驟6得到的結(jié)構(gòu)放入高溫爐內(nèi)，溫度大于500度，氧化時(shí)間大于30分鐘以燃燒掉碳，形成孔，將犧牲層燃燒掉，同時(shí)將鈦氧化成二氧化鈦，進(jìn)而得到人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0008]綜上所述，本發(fā)明提供了一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)碳薄膜的尺寸，能夠人工的調(diào)節(jié)通氣孔的尺寸；利用鈦和碳共濺射，通過(guò)調(diào)整鈦和碳的濺射功率，能夠設(shè)計(jì)孔的尺寸和密度；本發(fā)明的孔和通氣孔形成三維的孔狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)氣流流入本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，能夠更有效的凈化甲醛。此外，本發(fā)明的制備方法與現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝兼容，適合工業(yè)生產(chǎn)。
[0009]
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為在襯底上沉積的陣列圖形的碳薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為利用鈦靶和碳靶共濺射制備鈦、碳混合薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中:1襯底、2過(guò)渡層、3人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)、4孔、5通氣孔、6碳薄膜、7鈦靶、8碳靶、9滾軸。
[0012]_
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014]圖1是本發(fā)明一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為在襯底上沉積的陣列圖形的碳薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為利用鈦靶和碳靶共濺射制備鈦、碳混合薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，襯底1、過(guò)渡層2、人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)3、孔4、通氣孔5、碳薄膜6、鈦靶
7、碳靶8、滾軸9。對(duì)于本發(fā)明，過(guò)渡層2位于襯底I的兩面，且過(guò)渡層2內(nèi)分布有孔4 ;人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)3為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，且人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)3上分布有孔4，通氣孔5位于人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)3的內(nèi)部，且貫穿人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)3。
[0015]上述方案中:
所述的孔4的直徑小于500 nm，對(duì)于本實(shí)施例孔的直徑為100 nm ；
所述的通氣孔5為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu),長(zhǎng)3 μ m,寬I μ m。
[0016]本發(fā)明提供的一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法為:
步驟1:采用鈦靶7和碳靶8，利用共濺射的方法在襯底I兩面鍍上鈦、碳復(fù)合薄膜；步驟2:在鍍有鈦、碳復(fù)合薄膜的襯底I上滴加紫外光抗蝕劑構(gòu)成犧牲層，利用紫外曝光技術(shù)在犧牲層上得到陣列圖形，使用顯影的方法去除所述的陣列圖形位置處的犧牲層；步驟3:利用磁控濺射的方法在陣列圖形位置沉積碳薄膜6，如圖2所示；
步驟4:采用去膠劑去除襯底I上的犧牲層；
步驟5:在襯底I上滴加紫外光抗蝕劑構(gòu)成犧牲層，利用紫外曝光技術(shù)在犧牲層上得到陣列圖案，陣列圖案的位置與步驟2所述的陣列圖形的位置重合，且陣列圖案的寬度為2μπι，長(zhǎng)度為2 ym，使用顯影的方法去除所述的陣列圖案位置處的犧牲層；
步驟6:將經(jīng)歷步驟5的襯底I放置在滾軸9之上，利用襯底I兩面的鈦靶7和碳靶8，采用共濺射的方式，在步驟5所述的襯底I上沉積鈦、碳混合薄膜；
步驟7:將步驟6得到的結(jié)構(gòu)放入高溫爐內(nèi)，溫度大于500度，氧化時(shí)間大于30分鐘以燃燒掉碳，形成孔，將犧牲層燃燒掉，同時(shí)將鈦氧化成二氧化鈦，進(jìn)而得到人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0017]綜上所述，本發(fā)明提供了一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)碳薄膜6的尺寸，能夠人工的調(diào)節(jié)通氣孔的尺寸；利用鈦和碳共濺射，通過(guò)調(diào)整鈦和碳的濺射功率，能夠設(shè)計(jì)孔的尺寸和密度；本發(fā)明的孔和通氣孔形成三維的孔狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)氣流流入本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，能夠更有效的凈化甲醛。此外，本發(fā)明的制備方法與現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝兼容，適合工業(yè)生產(chǎn)。
[0018]以上所述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括襯底、過(guò)渡層、人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)、孔、通氣孔，其特征在于:所述的過(guò)渡層位于襯底的兩面，且過(guò)渡層內(nèi)分布有孔；所述的人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，且人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)上分布有孔；所述的通氣孔位于人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，且貫穿人工二氧化鈦結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述的孔的直徑小于500 nm ； 所述的通氣孔為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu),且長(zhǎng)和寬的尺寸范圍為I μπι?100 μ m0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法為: 步驟1:采用鈦靶和碳靶，利用共濺射的方法在襯底兩面鍍上鈦、碳復(fù)合薄膜； 步驟2:在鍍有鈦、碳復(fù)合薄膜的襯底上滴加紫外光抗蝕劑構(gòu)成犧牲層，利用紫外曝光技術(shù)在犧牲層上得到陣列圖形，使用顯影的方法去除所述的陣列圖形位置處的犧牲層；步驟3:利用磁控濺射的方法在陣列圖形位置沉積碳薄膜； 步驟4:采用去膠劑去除襯底上的犧牲層； 步驟5:在襯底上滴加紫外光抗蝕劑構(gòu)成犧牲層，利用紫外曝光技術(shù)在犧牲層上得到陣列圖案，陣列圖案的位置與步驟2所述的陣列圖形的位置重合，且陣列圖案的寬度大于陣列圖形的寬度，且陣列圖案的長(zhǎng)度小于陣列圖形的長(zhǎng)度，使用顯影的方法去除所述的陣列圖案位置處的犧牲層； 步驟6:將經(jīng)歷步驟5的襯底放置在滾軸之上，利用襯底兩面的鈦靶和碳靶，采用共濺射的方式，在步驟5所述的襯底上沉積鈦、碳混合薄膜； 步驟7:將步驟6得到的結(jié)構(gòu)放入高溫爐內(nèi)，溫度大于500度，氧化時(shí)間大于30分鐘以燃燒掉碳，形成孔，將犧牲層燃燒掉，同時(shí)將鈦氧化成二氧化鈦，進(jìn)而得到人工多孔二氧化鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B01J35/10GK103447016SQ201310281710
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月7日
【發(fā)明者】林志蘋(píng) 申請(qǐng)人:林志蘋(píng)