电泳沉积制备二氧化钛膜的研究开题报告

1. 研究目的与意义

tio2 是一种价廉 、高活性、应用广泛 ,安全无污染且性能稳定的半导体材料, 可用于制作电介质材料、光催化薄膜、减反射涂层、氧传感器和湿度传感器等, 有着良好的应用前景。目前, 制备 tio2 薄膜的方法主要有 cvd 法、反应溅射法和溶胶-凝胶法、等离子体喷涂等, 但这些方法都存在一些缺陷:所制备的膜中存在部分杂质、制备成本太高, 不利于大规模的制备等。采用电沉积的方法制备二氧化钛功能膜, 可以有效地避免上述缺陷的产生。电沉积工艺作为一种常见的工业制备工艺广泛地应用于表面涂饰和表面强化等表面处理方面 ,对于电沉积金属的技术被推广至电沉积功能陶瓷膜上,成功制备了大量的功能性材料薄膜, 并且发现用电化学方法在基底上制备陶瓷镀层, 具有其它方法不可比拟的优点:(1)电沉积是在低温镀液中进行的,因此复合材料涂层不存在残余热应力问题, 有利于增强基底与涂层之间的结合力 ;(2)利用电沉积技术可以在形状复杂和表面多孔的基底上制备均匀的陶瓷涂层;(3)通过控制电流、电压、溶液的 ph 值、温度和浓度等实验参数,能精确控制镀层的厚度、化学组成、结构及孔隙率等 ;(4)电沉积所需设备投资少、原材料利用率高、生产费用低、工艺简单、易于操作、既可连续生产又可间歇工作。因此该技术在制备无机材料薄膜方面起到很大的作用^[1]。

电泳沉积是一种能快速制备复杂形状陶瓷生坯的工艺。与其它工艺相比，电泳沉积成本低廉，工艺简单，能获得微观结构均匀的陶瓷生坯^[2]。电泳沉积工艺亦可用于制备多孔陶瓷，在不添加其他成孔材料和助剂时，制备方法按原理可以分成两类：一类是在高电压作用下粉体颗粒快速冲击目标电极并在电极表面沉积，这时粉体颗粒没有足够的时间重排导致颗粒堆积系数低，形成均匀分布的微孔^[3]；另一类是利用含水溶液作为陶瓷颗粒的分散介质，通电后水发生电解产生气体在生坯中形成气孔^[4]。

以水-乙醇混合溶液为分散介质，制备sic/c双组份悬浮液，通过电泳沉积工艺制备了多孔陶瓷生坯，水电解产生的气体作为副产品被加以利用来形成生坯中的气孔结构，最终获得多孔碳化硅陶瓷。沉积速率趋向于随电流增加而增加，随ph值先增后减。气孔形态与电流强度有关，分布与其在电极表面的位置有关^[5]。

2. 研究内容和预期目标

二氧化钛的化学性质极为稳定，且具有光化学活性，可广泛用于各类结构表面涂料、纸张涂层和填料、塑料及弹性等等。所以在低温制备二氧化钛膜的方法也比较重要。首先要了解二氧化钛的制备方法及性能特点，了解电泳沉积；选择合适的悬浮液溶剂，挑选合适的添加剂和沉积电极；研究沉积电压、陶瓷颗粒的固含量和沉积时间对沉积膜致密度的影响；二氧化钛沉积膜的性能分析。

通过电泳法制备二氧化钛薄膜，对样品进行表征。比较不同分散剂对薄膜制备的影响。

3. 研究的方法与步骤

选用分散剂：

1. 初步筛选三种试剂：水、无水乙醇、异丙醇

2. 分别称量1g、1.5g、2.0g二氧化钛粉末，分别置入99g水、98.5g水、98.0g水中放入锥形瓶内。

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   4. 参考文献

   [1] 李媛,高积强.电泳沉积制备多孔碳化硅/碳陶瓷生坯,稀有金属材料与工程[j],2007(08)

   [2]aldo r. current opinion in solid state and materials science[j],2002,6:251

   [3]chen c y，chen s y，liu d m. acta mater[j]，1999，49(9):2717

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   5. 计划与进度安排

   第一阶段（第1～3周）：文献检索，定制实验方案。

   第二阶段（第4～5周）：确定实验方案，购置实验所需材料及工具。

   第三阶段（第6～10周）：开始做实验，论文开题。

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