玻璃基底上La_1_x_Sr_xMnO_3纳米薄膜的制备及光催化(4)

1440无机化学学报第26卷

·2La(NO3)3+2Mn(NO3)2+2C6H8O7+4NH3H2O→

2LaMnO3+12CO2+7N2+18H2O

2.3薄膜层数的确定

应用溶胶-凝胶法制备薄膜材料时，在热处理

过程中伴随着有机物的挥发，薄膜产生收缩，使薄膜内部产生应力。因此，为了得到一定厚度的薄膜必须多次成膜。

Thouless的研究[11]表明薄膜的应力KI与膜厚d存在如下关系：KI=d0.5。薄膜厚度越大其内应力越大。

薄膜内部能够储存一定量的弹性应变能，对裂纹的扩展起到抑制作用，当薄膜较薄时可以保持形态的完整，当膜厚过大，产生的应力超过其应变能时，就会造成薄膜的开裂和剥落。

实验利用紫外可见分光光度计，通过考察

图4

LaMnO3薄膜的紫外可见吸收光谱

Fig.4UV-VisabsorbancespectraofLaMnO3films

2.4添加剂的影响

在采用溶胶-凝胶法制备无机薄膜时，由于其内

LaMnO3薄膜的光吸收特性，对薄膜的层数及焙烧制度进行了对比实验。由图4可以看出，随着薄膜层数

的增加，薄膜在紫外区的吸收强度并不是随之增强。由于薄膜的开裂主要受到热应力作用，在成膜次数较少时薄膜较薄，薄膜中的结构应力不大，4次成膜后表层薄膜的收缩被其底层薄膜所缓冲，薄膜结构变得完整。但随着膜厚增加，结构应力变得不可忽视，逐渐成为薄膜开裂的主因[12]。在8次成膜时随成膜次数增加，薄膜开裂情况进一步严重，从而影响了其性能。因此在实验中为了获得良好的薄膜形态，选择的成膜次数为4次。

表1

部存在结构应力从而导致膜层质量较差，存在开裂和褶皱现象[13]。因此，为了获得表面均匀平整的

La1-xSrxMnO3纳米薄膜，在制备薄膜的过程中，我们向

初始混合溶液里分别添加了一定比例的聚氧乙烯型乳化剂OP-10，粘结剂PVA以及增塑剂PEG，从而减少在干燥过程中薄膜所产生的应力。实验结果表明该方法很大程度上减少了膜的褶皱和开裂现象。通过正交试验L9(33)确定了各添加剂的用量，试验中的各因素的取值列于表1。由正交试验的结果，可确定各添加剂用量的最佳值为：10%的OP-

10，10%的PVA，20%的PEG。

正交试验L9(33)表

Table1

Number123456789

OP-10/%

―――

Tableoforthogonaltestdesignandresults

PEG/%―

PVA/%―

SurfacecharacteroffilmSurfaceuncompletedCoarseness,havingfleck，blurringCoarseness,havingfleck，blurring

SurfaceuncompletedSurfacecompletedanddim

SurfacecompletedSurfaceuncompleted

Non-uniformsurfaceandhavingfleck

Surfacecompletedanddim

1020―

10201020—

101010202020

1020―

20－10

1020

经过600℃焙烧后，添加剂都被分解或燃烧，因此最终获得的是具有均一结构的La1-xSrxMnO3纳米薄膜。由于薄膜的颗粒尺寸达到了纳米级，从而使薄膜粒子与玻璃之间存在较强的静电吸附作用，避免在实验中有粉末脱落下来。

2.5薄膜的表面形貌分析

图5为La0.8Sr0.2MnO3薄膜(4层)的场发射扫描

电镜照片。从图a中可看出，颗粒排的较致密，其形貌和分布较均匀，粒径在30nm左右，说明采用溶胶-凝胶法结合浸泽提拉技术可以在玻璃基底上制