電泳沉積法製備三氧化鎢薄膜

三氧化鎢(WO3)薄膜可以通過適當能量的光輻照或者利用電場而呈現顏色,此稱為光致變色或者電致變色,在靈巧窗、大面積顯示幕及汽車反光鏡等方面具有潛在應用價值而引起人們的關注。WO3薄膜的製備方法有電泳沉積法磁控濺射法、化學氣相沉積法、溶膠-凝膠法等。

電泳沉積電泳沉積(electrophoresis deposition)是指在穩定的懸浮液中通過直流電場的作用,膠體的粒子沉積成材料的過程稱之為電泳沉積。例如對電泳塗料施加直流電壓,帶電荷的塗料粒子移動到陰極,並與陰極表面所產生的鹼性作用形成不溶解物而沉積於工作表面。因此電泳沉積包括兩個過程,其一是電泳,其二是沉積。整個電泳沉積過程分為以下四個步驟:

(1)電解:在陰極反應最初為電解反應,生成氫氣及氫氧根離子 OH,此反應造成陰極面形成一高鹼性邊界層,當陽離子與氫氧根作用成為不溶于水的物質,塗膜沉積:
(2)電泳動: 陽離子樹脂及 H+ 在電場作用下,向陰極移動,而陰離子向陽極移動過程;
(3)電沉積:在被塗工件表面,陽離子樹脂與陰極表面鹼性作用,中和而析出不沉積物,沉積于被塗工件上。
(4)電滲:塗料固體與工件表面上的塗膜為半透明性的,具有多數毛細孔,水被從陰極塗膜中排滲出來,在電場作用下,引起塗膜脫水,而塗膜則吸附於工件表面,完成整個電泳過程。

用雙氧水(H2O2)溶解一定量鎢粉,為防止溶液暴沸,H2O2分多次加入,溶解過程中不斷攪拌。待完全溶解後冷卻過濾,在濾溶液中加入適量濃硫酸(CH3CH2OH)和醋酸(CH3COOH)以及表面性活劑,得到WO3溶膠。電泳沉積在溫室下進行,電流密度用直流穩壓穩流儀器。電泳沉積法製備WO3薄膜,即從基片為電極,通以電流在陰極可沉積WO3薄膜,該方法通過控制沉積時間可得到所需的厚度,有操作簡單、可一次成膜、透明度高、膜層均勻和基底結合牢固的優點。

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