玻璃表面化学蚀刻增强基板上类金刚石薄膜的结合力与透光率

本研究采用一种新方法来改善类金刚石(DLC)薄膜在玻璃表面结合力弱的问题。首先通过反胶束微乳液刻蚀法在玻璃表面蚀刻出致密连续的微米凹坑,然后采用磁控溅射依次镀制SiO_(2)、SiOC过渡膜及DLC膜。由于薄膜物质嵌在连续的微米凹坑里形成波浪状的3D膜层,不仅可将应用在膜上的作用力分解释放,而且也大大提高了玻璃表面与膜的接触面积,从而显著增强DLC薄膜在玻璃表面的结合。为了改善薄膜在可见光区的透光性能,镀膜前,在玻璃球形凹坑的玻璃表面进行二次化学蚀刻,在凹坑里生成纳米孔结构,减少反射,提高可见光透过率。本研究采用紫外-可见分光光度计、扫描电镜、拉曼光谱仪、纳米力学综合测试系统、显微硬度仪及铅笔硬度测试等手段对样品进行了性能表征。结果表明,SiO_(2)、SiOC过渡层可以使玻璃基板与DLC薄膜之间结合力,从(28.82±0.62)mN提高到(53.32±0.78)mN,提高近1倍。在相同的DLC膜镀制条件下,玻璃表面的微米凹坑可进一步使DLC的膜基结合力再提高1倍,从(53.32±0.78)mN提高到(106.32±0.82)mN。显微硬度从543.7 HV提高到735.5 HV,铅笔硬度从6 H提高到7 H。通过二次化学蚀刻产生的纳米孔可使镀膜玻璃的可见光平均透过率提高约4%。

玻璃球负载非晶态有机钛聚合物提高光催化还原CO_(2)的转换频率

化学蚀刻玻璃球,表面产生纳米孔缝,再通过溶剂热法在孔缝内制备了非晶态有机钛聚合物。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、有机元素分析(OEA)、紫外光电子能谱(UPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征了材料的结构及光电性能。结果表明,负载的非晶态有机钛聚合物对可见光有明显的吸收,且荧光强度较NH_(2)-MIL-125(Ti)大幅度降低,光生电子-空穴对更加稳定。玻璃球负载的非晶态有机钛聚合物为催化剂,300 W氙灯为光源催化还原CO_(2),反应4 h后,甲醇的产量达941.6μmol,相应的转换频率(TOF)值为46.4 h^(−1)。使用具有相同有机配体及金属离子的NH_(2)-MIL-125(Ti)及P25为对比催化剂,在相同的光催化条件下,其相应的TOF分别为0.28和0.019 h^(−1)。催化剂热处理实验表明玻璃球载体对有机钛聚合物的化学稳定性有明显的保护作用,经过300℃处理,负载的有机钛聚合物光催化性能仍然稳定,而NH_(2)-MIL-125(Ti)的光催化活性衰减了54%,这是由于其化学结构及晶体结构被破坏。