專利名稱：一種納米TiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于納米膜材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種納米TiO2膜的超聲波霧化制備裝置。
背景技術(shù)：
1997年，日本科學(xué)家Fujishima等人發(fā)現(xiàn)了在紫外光誘導(dǎo)下TiO2表面產(chǎn)生超親水性能的現(xiàn)象后，立即引起了廣泛的關(guān)注，并對納米TiO2光催化機理進行了廣泛的探索研究，納米TiO2在光催化氧化降解有機物取得了令人們滿意的進展。近年來，光催化以其特有的簡易性形成一個獨立的研究領(lǐng)域，尤其是納米TiO2光催化氧化法用于處理水中有機物，為今后有效的治理日益嚴(yán)重的水污染提供了新的途徑和方法。而用于光催化的納米TiO2膜的制備技術(shù)，近年來已經(jīng)有多種方法得到應(yīng)用，其中包括制備TiO2納米膜的溶膠-凝膠采用浸漬提拉法、溶液沉積法，涂膜法等。而基于超聲波霧化技術(shù)制備納米TiO2膜的方法未見報道。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于提供一種納米TiO2膜的超聲波霧化制備裝置，它拓寬了制備納米TiO2膜的方法，可有效控制生成納米膜的厚度和納米微粒大小，改善了生成的納米膜性能，屬于利用超聲波霧化方法制備納米TiO2膜的技術(shù)。
本實用新型的技術(shù)方案一種納米TiO2膜的超聲波霧化制備裝置，其特征在于它是由水槽，超聲波換能器、蒸餾水、高分子隔膜、連接氣泵的空氣載氣進口、霧化室、導(dǎo)管、噴嘴、玻璃載片、加熱板所構(gòu)成，所說的超聲波換能器置于水槽中，底部帶有高分子隔膜的霧化室側(cè)壁部有空氣載氣進口，裝有反應(yīng)液的霧化室下部置于水槽中，霧化室的頂部有導(dǎo)管，導(dǎo)管的出口有噴嘴，噴嘴的下部放置加熱板，噴嘴與加熱板間有玻璃載片，位于玻璃載片上方的噴嘴有往復(fù)平行移動。
上述所說的裝有反應(yīng)液體的霧化室置于裝有水及超聲波換能器的水槽中，霧化室底部高分子隔膜放置于超聲波霧化換能器上方0.5-2厘米。
上述所說的水槽水液面要高于超聲波霧化換能器1-3厘米。
上述所說的噴嘴的下部放置的加熱板可裝有控溫裝置。
上述所說的位于玻璃載片上方的噴嘴所有的往復(fù)平行移動可以由人工手動，也可以由平移機械裝置移動。
上述所說的噴嘴位于玻璃載片上方做往復(fù)運動的距離可為0.5-1厘米。
上述所說的超聲波霧化換能器的超聲霧化頻率為1-3MHz。
本實用新型的使用方法為①首先制備用于超聲霧化的反應(yīng)液體，即在霧化室內(nèi)裝有反應(yīng)液體，裝有反應(yīng)液體的霧化室置于裝有水的及超聲波換能器的水槽中；②玻璃載片的清洗，去其表面雜質(zhì)；③接通加熱板電源，預(yù)熱玻璃載片；④接通超聲波換能器的電源，開動連接空氣載氣進口的氣泵，霧化室內(nèi)被霧化的反應(yīng)微滴被空氣帶入導(dǎo)管，且由噴嘴噴出；⑤制備TiO2納米微粒膜，須使噴嘴在玻璃載片上方反復(fù)平行移動噴出被霧化的反應(yīng)微滴，使反應(yīng)微滴在被加熱的玻璃載片表面反應(yīng)；⑥鍍膜完成后，將玻璃載片放入高溫爐煅燒；⑦制得納米TiO2膜。
本實用新型的工作原理在于本實用新型采用利用高頻超聲波對反應(yīng)液體霧化的原理將霧化后的反應(yīng)微霧滴利用空氣將其迅速送到加熱的玻璃載體表面，并在玻璃表面進行反應(yīng)，生成納米TiO2微粒并牢固地附著在玻璃表面形成納米TiO22膜。超聲波霧化技術(shù)，無需對鈦鹽液體加熱，直接把反應(yīng)液體霧化成1～10μm的霧滴微粒。其機理是，超聲信號傳輸?shù)阶鞔怪闭駝拥膲弘娞沾烧褡由希饓弘娞沾蓳Q能器振子以一定的頻率振動，振子將機械振動能量傳遞給反應(yīng)液體，使液面產(chǎn)生隆起，并在隆起的周圍發(fā)生空化作用，并在晶片中心附近的溶液上方激起類似于噴泉的水柱。同時，由于振子以某種頻率反復(fù)振動的沖擊波使水產(chǎn)生空化作用，形成了有限振幅的表面張力波。這種波的波頭飛散使水霧化，溶液被霧化成大量懸浮霧滴微粒。霧化的霧滴由載氣送出，所形成云霧的霧化微粒的直徑與溶液的種類(表面張力及密度)和超聲振動的頻率有關(guān)。因此，原溶液超聲波霧化微粒的大小可由改變超聲振動的頻率及溶劑的種類來調(diào)節(jié)，而且霧化微粒的均勻性遠優(yōu)于任何其他噴槍的霧化效果。值得注意的是，超聲噴霧的載氣流速與溶液霧化微粒的直徑無關(guān)，它僅起到攜帶霧化微粒的作用，由于這個原因，為我們提供了一個可有效的控制制備納米膜的控制手段。
本實用新型利用超聲波霧化技術(shù)制備納米TiO2玻璃附載膜。即使反應(yīng)液體在超聲空化的作用下，產(chǎn)生大量微粒的水霧，其粒徑受超聲波頻率的控制，噴霧效率高，霧粒大小均勻可控，產(chǎn)生的霧粒在氣體的攜帶下進入加熱后的玻璃表面高溫反應(yīng)區(qū)，通過精確控制氣體流量及反應(yīng)時間，達到控制粒子晶核生長的目的，由于使用超聲波霧化，載氣的流量與霧化反應(yīng)液滴的大小無關(guān)，故通過改變載氣流量來控制霧化后微液滴反應(yīng)物的量，從而可以精確控制鍍膜的質(zhì)量和厚度，從根本上解決氣流噴霧法的反應(yīng)物液滴大小隨噴霧載氣而改變的現(xiàn)象，從而形成均勻致密高品質(zhì)的TiO2納米膜。
本實用新型的的優(yōu)越性在于1、本裝置拓寬了制備納米TiO2膜的方法，可有效控制生成納米膜的厚度和納米微粒大小，改善了生成納米膜的性能，屬于利用超聲波霧化方法制備納米TiO2膜的技術(shù)；2、上述所說的制得的TiO2納米微粒膜能得到干涉顏色從銀色-黃色-紅色-紫色-蘭色TiO2納米膜，形成的納米膜在可見光下有70-90％的透過率，在300納米處有80-95％的紫外吸收率；3、電鏡測試結(jié)果TiO2納米膜的納米微粒為10-60納米，附載于玻璃的納米TiO2膜具有很好的附著性能，形成穩(wěn)定牢固的納米膜，該技術(shù)可應(yīng)用于光自潔玻璃以及光催化反應(yīng)器的光催化膜的制備，具有廣闊的應(yīng)用前景。


附圖為本實用新型所涉一種納米TiO2膜的超聲波霧化制備裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
其中包括水槽(1)，超聲波換能器(2)，蒸餾水(3)，反應(yīng)液體(4)，高分子隔膜(5)，空氣載氣進口(6)，霧化室(7)，霧化微滴(8)，導(dǎo)管(9)，噴嘴(10)，玻璃載片(11)，加熱板(12)。
具體實施方式
實施例一種納米TiO2膜的超聲波霧化制備裝置(見圖)，其特征在于它是由水槽1，超聲波換能器2、蒸餾水3、高分子隔膜5、連接氣泵的空氣載氣進口6、霧化室7、導(dǎo)管9、噴嘴10、玻璃載片11、加熱板12所構(gòu)成，所說的超聲波換能器2置于水槽1中，底部帶有高分子隔膜5的霧化室7側(cè)壁部有空氣載氣進口6，裝有反應(yīng)液4的霧化室7下部置于水槽1中，霧化室7的頂部有導(dǎo)管9，導(dǎo)管9的出口有噴嘴10，噴嘴10的下部放置加熱板12，噴嘴10與加熱板12間有玻璃載片11，位于玻璃載片11上方的噴嘴10有往復(fù)平行移動。
上述所說的裝有反應(yīng)液體4的霧化室7置于裝有水3及超聲波換能器2的水槽1中，霧化室7底部高分子隔膜5放置于超聲波霧化換能器2上方1厘米。
上述所說的水槽1水液面要高于超聲波霧化換能器2二厘米。
上述所說的噴嘴10的下部放置的加熱板12裝有控溫裝置。
上述所說的位于玻璃載片11上方的噴嘴10所有的往復(fù)平行移動由平移機械裝置移動。
上述所說的噴嘴10位于玻璃載片11上方做往復(fù)運動的距離為0.5厘米。
上述所說的超聲波霧化換能器2的超聲霧化頻率為2.3MHz。
權(quán)利要求1.一種納米TiO2膜的超聲波霧化制備裝置，其特征在于它是由水槽，超聲波換能器、蒸餾水、高分子隔膜、連接氣泵的空氣載氣進口、霧化室、導(dǎo)管、噴嘴、玻璃載片、加熱板所構(gòu)成，所說的超聲波換能器置于水槽中，底部帶有高分子隔膜的霧化室側(cè)壁部有空氣載氣進口，裝有反應(yīng)液的霧化室下部置于水槽中，霧化室的頂部有導(dǎo)管，導(dǎo)管的出口有噴嘴，噴嘴的下部放置加熱板，噴嘴與加熱板間有玻璃載片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種納米TiO2膜的超聲波霧化制備裝置，其特征在于所說的裝有反應(yīng)液體的霧化室置于裝有水及超聲波換能器的水槽中，霧化室底部高分子隔膜放置于超聲波霧化換能器上方0.5-2厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種納米TiO2膜的超聲波霧化制備裝置，其特征在于所說的水槽水液面要高于超聲波霧化換能器1-3厘米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種納米TiO2膜的超聲波霧化制備裝置，其特征在于所說的噴嘴的下部放置的加熱板可裝有控溫裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種納米TiO2膜的超聲波霧化制備裝置，其特征在于所說的噴嘴位于玻璃載片上方做往復(fù)運動的距離可為0.5-1厘米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種納米TiO2膜的超聲波霧化制備裝置，其特征在于所說的超聲波霧化換能器的超聲霧化頻率為1-3MHz。
專利摘要一種納米TiO
文檔編號B05B17/04GK2737469SQ20042002879
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
發(fā)明者張嘉琪, 黃積濤, 鄭嗣華, 董迎, 謝秀榮, 盧剛, 王蘋, 廉毅, 劉洪洋 申請人:天津理工學(xué)院