Page 38 - 2025年7月防腐蚀专辑

等：复合溶胶感光机理及点 防腐涂层制备

的 TiO -SiO 凝胶膜，溶洗后得到的点 很完整；Ti/Si
2 2
原子比为1∶1的TiO -SiO 凝胶膜，溶洗后得到的点
2 2
依然很完整；Ti/Si原子比为1∶2的TiO -SiO 凝胶膜都
2 2
被溶洗 ，得到的点 图形很不完整，因此，若拟获
40 μm 40 μm
得格点完整保留的点 图形，溶胶中 Ti/Si 原子比应
（a）— 光0 min （b）— 光5 min 大于1∶1。
综上，采用感光溶胶凝胶技术可以获得结构完
整的 TiO -SiO 点 凝胶图形。期间涉及的溶胶感光
2 2
和显影机理如下：由于苯甲 丙酮是一种优 的紫
4+
40 μm 40 μm 外感光剂，Ti 与苯甲 丙酮的结合，依然赋予含 Ti 4+
合物优 的紫外感光能力。经紫外感光后的含
（c）— 光10 min （d）— 光15 min
4+
图3 不同 光时长下 TiO 凝胶膜经乙醇显影后的微观照片 Ti 金属 合物在有机溶剂（如乙醇）中的溶解度
2
Fig. 3 Microphotos of TiO gel film after ethanol development 降低，将具有孔 的 模板放置于 TiO -SiO 凝胶膜
2 2 2
under different exposure duration 上方，受到紫外光照部分被完整保留，未受到紫外光
分，因在乙醇中还存在一定程度的溶解特性，容易被乙 照的部分被完全溶洗 。如此凝胶膜的点 图形就
醇溶洗 ，很难获得完整的具有微细图案的凝胶膜层。 显现出来。在实验中，SiO 溶胶的添加，并未对含 Ti 4+
2
2. 2 TiO -SiO 溶胶 光机理分析 合物化学结构和感光特性产生影响。结合式（2）
2
2
图 4 为溶洗不同 Ti/Si 原子比的复合 TiO -SiO 凝 可知，感光后的 TiO -SiO 凝胶膜，因光照部分的 Ti 4+
2
2
2 2
胶膜的微观照片。 配位物的有机螯合环打开，使其在光照部分内部形
成无数个包裹有（C H O）Si的坚硬外壳，将 Si元素保
2 5 4
护起来， 免与有机溶剂乙醇接触，进而 Si 元素和 Ti
元素一样，在受到光照的区域，也被完整地保留下
来。为了验证显影后的凝胶膜点 图形，经热处理
40 μm 40 μm 40 μm
后可以获得 TiO -SiO 的无机成分，并且依然能够保
2 2
（a）—2 1 （b）—1 1 （c）—1 2 持图形原样，将制备的凝胶膜点 于 400 ℃下进行热
图4 不同 Ti/Si 原子比的复合 TiO -SiO 凝胶膜经 20 min 光
2 2 处理，获得无机点 图形，并对图形进行了晶体结构
溶 的微观照片
和微观形貌分析，见 2. 3部分。
Fig. 4 Microscopic photos of TiO -SiO gel films with different
2 2
2
2
Ti/Si atomic ratios after ethanol development under 2. 3 TiO -SiO 点 涂层微观组 结构
20 min exposure 2. 3. 1 体结构分析
将不同原子比制备的 TiO -SiO 凝胶膜均经过 图5（a）为制备点 涂层的XRD图。图中25. 45°、
2 2
20 min 光后溶洗。由图 4 可知，Ti/Si 原子比为 2∶1 37. 90°、48. 16°和 55. 07°处的衍射峰分别对应于锐钛

0 4J 'F

cps/×10 4 J

J0 1 ' J

$ 'F

2θ/（°） 结合能/eV
g

（a）—XRD （b）—EDS
图5 点 涂层的XRD和EDS图
Fig. 5 XRD pattern and EDS spectrum of array
35