سنتز فيلمهاي لايه نازك تيتانيا با ساختار مزوپور منظم

Synthesis of titania thin films with highly ordered mesostructure

در اين تحقيق فيلمهاي لايه نازك تيتانيا با ساختار مزوپور منظم با استفاده از روش سل-ژل و مكانيزم خودچينش قالبگيرهاي سوپر مولكولي سنتز شدند. جهت تبخير سريع حلال، ايجاد ضخامتي يكنواخت، تثبيت مزوساختار و خواص اپتيكي مناسب از روش لايه نشاني spin-coating با سرعت 300orpm استفاده شد .فيلمها پس از لايه نشاني برروي زير پايه شيشه اي تحت عمليات پيرسازي قرار گرفته و سپس عمليات كلسيناسيون تحت اتمسفر هواي معمولي در دماي 350 درجه سانتگراد و به مدت 4 ساعت بر روي آنها انجام شد. به علت انتخاب تركيب مناسب اجزاء در سل اوليه، شرايط پيرسازي سل، فرايند پيرسازي مناسب فيلمها و كنترل عمليات كلسيناسيوم، فيلمهاي سنتز شده داراي ضخامت يكنواخت، شفاف و عاري از هر گونه ميكروترك و نانو ترك بودند. توزيع مزو تخلخلها بسيار يكنواخت در كل مزوساختار داراي نظم دامنه بلند بود. تمامي مزوتخلخلها به سمت سطح فيلم باز شده و فضاي داخلي آنها از سطح قابل دسترس يبود. بررسي سطح مقطع فيلمها گوياي ضخامتي بسيار يكنواخت در حدود 300 نانو متر با مزوتخلخلهايي عمود بر سطح زير پايه بود. ديواره هاي تيتانيايي تخلخلها ساختاري نيمه كريستالين داشته و مزوپوزها در اين فيلم آرايشي از نوع مكعبي مركز دار و با سيستم تقارن Im3m نشان دادند.

The highly ordered mesoporous titania thin films were synthesized by sol-gel method and supramolecular self assembly mechanism. The spin-coating technique with 3000 rpm rate was used to synthesize thin films, in order to achieve the fast removal of solvent, uniform coating thickness, mesostructure stability and good optical properties. The samples were aged after coating process and then calcined at 350oC under the air atmosphere. The synthesized films were transparent and had uniform thickness as a result of sol composition, sol aging, film aging condition and heat treatment. There were no microcrack and nanocrack on the surface of the films. The mesopores distribution was very uniform and the mesostructure was highly ordered. All of the mesopores were opened to the surface and mesopores intra space was accessible from the surface. The film’s cross section images showed vertical mesochannels and very uniform with thickness of 300nm. The titania framework was semicrystalline and the mesostructure was cubic with Im3m symmetry.