自组装模板引导二氧化钛薄膜液相沉积及薄膜电学性质和血液相容性研究

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Ti02薄膜作为最常用的半导体材料之一在太阳能转换、光催化、气敏、光电子器件、抗血栓、抗菌等方面有大量的研究以及广泛的应用,这些优越的性能是与二氧化钛特殊的电学性质及半导体特性相关的,然而薄膜的制备法对薄膜的质量和性质有较大影响。因此在TIO2薄膜制备中可以通过改变制备方法以及调整工艺使薄膜具有特定的形貌结构和电学、光学性质以及各方面性能。近年来,一种由液相中通过用模板诱导的方法制备二氧化钛薄膜的方法备受关注,它的机制在于模板表面的基团能够为沉积提供位点,薄膜通过功能化的模板表面形核并生长。这种方法的优势在于模板不仅具有广泛的选择,而且通过控制模板可以按照预先需求对薄膜进行调控,以满足特定性质或性能要求,例如控制薄膜的成核速度、晶体取向等。因而,利用不同的模板来调控TiO2薄膜的液相沉积,进而实现对其形貌结构以及性质性能的控制具有十分重要的研究价值。本文通过将多巴胺以及氨丙基三乙氧基硅烷两种有机分子固定在钛基底表面作为模板来引导二氧化钛薄膜的液相沉积,利用SEM、AFM、FTIR、XPS、酸性橙氨基定量、接触角测试等表征手段从形貌、表面基团、表面化学成键、表面能等角度分析讨论了两种模板及其引导沉积的二氧化钛薄膜的差异,并检测、评价了薄膜的电学性质和血液相容性,进一步分析讨论了模板对沉积薄膜性质及性能的影响。表征结果表明两种模板均可获得纳米级锐钛矿相Ti02薄膜,但APTE模板具有更高的诱导沉积效率,对薄膜初期的形核及生长产生更大的促进作用,且引导沉积的薄膜更均匀致密,表面能显著低于PDA模板沉积的薄膜,薄膜生长更加完整,薄膜中形成氧缺位。PL激发谱结果显示两种模板引导沉积的二氧化钛薄膜在372nm附近处均出现吸收峰,且在能够辐射出波长在355nnm左右的光波,但是APTE模板沉积二氧化钛薄膜相较于PDA模板沉积二氧化钛薄膜对光激发有较强的吸收,且发出的辐射光具有较高的能量,表现出较好的光致发光特性。肖特基与电化学阻抗结果表明APTE模板沉积二氧化钛薄膜具有更多的载流子浓度、在PBS溶液中能够形成更大的双电层电容,但其阻抗值也更大,对界面间电荷转移更强的阻碍作用,这也是薄膜生长更加完善的表现。血小板粘附与溶血率结果表明沉积在APTE模板上的二氧化钛薄膜表面血小板粘附较少,且变形程度较低,溶血率结果表明两种薄膜均发生较低的溶血反应,但APTE模板引导沉积的二氧化钛薄膜具有更低的溶血率。APTE模板引导沉积的二氧化钛薄膜表现出比用PDA模板沉积二氧化钛薄膜更好的血液相容性。两种膜的形貌、表面能、结晶度等都对薄膜的电性质与血液相容性产生影响,而薄膜的材料学性质又受到沉积薄膜形貌、表面基团的影响,这些影响关系之间相互制约协同作用使两种薄膜从性质到性能表现出明显的差异,从而体现出模板对于所制备薄膜性质的调控作用。
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