TiO_(2)添加量对SiC多孔陶瓷物相组成及性能的影响

为制备同时具有高气孔率和高强度的硅结合SiC多孔陶瓷,以α-SiC粉、单质Si粉及TiO_(2)粉为主要原料,在氩气气氛下经1400℃保温3 h制备SiC多孔陶瓷,探究TiO_(2)添加量(加入质量分数分别为0、2%、4%、8%)对材料物相组成、显微形貌、孔径分布及主要物理性能的影响。结果表明:随TiO_(2)添加量的增加,单质Si的衍射峰逐渐消失,材料中检测到Ti_(3)O_(5)及TiSi_(2)物相,伴随着新相的生成,SiC颗粒间结合更加紧密,其显气孔率及平均孔径减小,力学性能显著提升。当TiO_(2)添加量为8%(w)时,材料具有优异的综合性能,其显气孔率、常温抗折强度及平均孔径分别为33.6%、29.6 MPa和0.27μm。

脉冲激光沉积过程中TiO_(2)等离子体状态诊断及薄膜特性的研究

脉冲激光沉积技术由于具有较高的沉积速率和良好的兼容性,已广泛应用于各种纳米薄膜材料的制备.探究激光等离子体状态与沉积薄膜特性之间的关系,有助于进一步调控与优化脉冲激光技术对薄膜材料的沉积.本文将等离子体状态诊断与沉积薄膜性能相结合,讨论了不同脉冲激光能量下等离子体状态对沉积薄膜性能的影响.结果表明,低烧蚀能量下产生的等离子体更有助于获得质地更好,且与靶材晶相一致的优良薄膜材料.该结果也为探索和调控沉积过程提供参考.

TiO_(2)纳米线薄膜的水热法合成及其光催化性能研究

以钛箔为钛源和基底,NaOH为形貌控制剂,采用水热法制备TiO_(2)纳米线薄膜.通过调控NaOH溶液的浓度,研究了形貌控制剂用量对样品晶体结构、表面形貌、光催化性能的影响,并对TiO_(2)纳米线薄膜的形成机理进行了阐述.通过SEM、XRD对样品进行表征及光催化降解,实验结果表明:随着NaOH溶液浓度的增加,TiO_(2)纳米线薄膜的表面形貌和光催化活性也随之改变;当NaOH溶液浓度为1 M时,所制得的锐钛矿型TiO_(2)薄膜表面具有均匀的一维纳米线形貌;样品在紫外光下照射10 h后,甲基橙溶液的光催化降解率达到了90%.

沉积参数对TiO_(2)纳米薄膜的显微结构和光学性能的影响

采用直流脉冲磁控溅射的方法,在有机玻璃上沉积了纳米TiO_(2)光学薄膜。研究了沉积功率、基片温度等参数对TiO_(2)薄膜结构及光学性能的影响。借助椭圆偏振光测试仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、分光光度计、原子力显微镜(AFM)等表征手段分析了薄膜的光学特性、元素组成、结晶性能及显微结构。结果表明:随沉积功率的增加,薄膜氧含量降低,粒径减小,折射率递增,可见光波段的透过率和反射率递减;随基片温度上升,薄膜的沉积速率降低,这促进了薄膜粒子的聚集,在光学方面表现为随温度上升,折射率及可见光透过率同时增加;TiO_(2)薄膜的禁带宽度在3.12~3.16eV之间,随沉积功率增加和基片温度上升,其禁带宽度递减。

不锈钢双极板涂层-TiO_(2)薄膜的导电耐腐蚀行为研究

为了提高燃料电池金属双极板的导电耐腐蚀性,本文采用原子层沉积(ALD)工艺,在不锈钢316L上制备了TiO_(2)纳米薄膜,对比了不同加热温度以及基板加热与否时薄膜的导电耐腐蚀性能。结果表明,当加热250℃且基板不加热时,0.84 V恒电位腐蚀24 h,双极板涂层-TiO_(2)薄膜的电流密度最小,为1×10^(-10)A/cm^(2),且腐蚀前后接触电阻相对较小,导电和耐腐蚀性能均表现优异。通过XPS分析腐蚀前后薄膜表面的成分结构,发现二氧化钛保持了较稳定的结构,接触电阻增大主要源于表面C的氧化。

通过氢还原热处理提升TiO_(2)薄膜的抗菌性能

提升在可见光区间的抗菌效率一直是二氧化钛(TiO_(2))抗菌性能研究的重要方向.采用脉冲激光沉积(PLD)制备TiO_(2)薄膜,并通过氢还原热处理的方法提升TiO_(2)表面的氧空位浓度从而增强其抗菌性能.结果发现,在以单晶氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为衬底时,生长的TiO_(2)薄膜为高度择优取向的锐钛矿相.生长温度越高,锐钛矿相的XRD衍射峰越强,薄膜越致密.将在600℃下生长的350 nm厚的TiO_(2)薄膜进行抗菌性能测试,发现其抗菌率约为86%.对样品进一步在4%H2氛围下进行还原处理,发现其抗菌率提升到约为97%.通过XPS、UV-Visible和PL测试,发现TiO2经过还原热处理后在其表面形成更多的氧空位,在TiO_(2)带隙中形成氧空位缺陷能级,导致在可见光区域吸光性能增强,使其具有更高的抗菌性能.通过氢还原过程调控材料的缺陷组成,并研究TiO_(2)薄膜的光催化抗菌性能及抗菌机理.这种简易的调控TiO_(2)光吸收的方法可为规模生长提供技术可行性.

TiO_(2)-SiO_(2)多功能薄膜的制备及其性能研究

目的改善普通玻璃的防雾性能。方法采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制备均匀透明的x TiO_(2)-(1-x)SiO_(2)(x为1.00、0.75、0.50、0.25、0)复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征TiO_(2)-SiO2复合材料的微观结构和表面形貌,通过紫外可见近红外分光光度计、接触角测试仪测试TiO2-SiO2复合薄膜的光学性质和润湿性,通过热水浴实验评价镀膜前后玻璃的防雾性能。结果XRD测试结果表明,TiO_(2)-SiO_(2)复合材料由锐钛矿相TiO_(2)和非晶相SiO_(2)构成,其相结构随着TiO_(2)含量的变化而变化。SEM和AFM结果表明,在TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜中,当SiO_(2)的物质的量分数小于50%时,TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜表面均匀致密、粗糙度低;当SiO2的物质的量分数大于75%时,复合薄膜表面出现了孔洞和大颗粒,粗糙度增大。光学性质测试结果表明,在TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜中,当SiO_(2)的物质的量分数大于50%时,镀膜后的玻璃在可见光范围内的平均透过率高于85%。润湿性测试结果表明,镀膜后玻璃表面的亲水性明显增强,当SiO2的物质的量分数小于50%时,TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜的接触角低于5°,表现为超亲水。防雾性能测试结果表明,在玻璃表面制备TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜后,玻璃具有良好的防雾性能。评价了0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜的耐久性,在室内放置60 d后,0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜的平均透过率在84%以上,且具有防雾性能,表明其耐久性较好。结论在玻璃表面制备的0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜在可见光范围内具有高透明度和良好的防雾性能,且该薄膜的耐久性较好。

溶胶—凝胶法制备TiO_(2)薄膜的工艺研究

以钛酸四丁酯为原料,乙醇为溶剂,采用溶胶—凝胶法制备TiO_(2)薄膜,利用旋转粘度计、光学显微镜和扫描电子显微镜研究了浓度、加水量、TiO_(2)溶胶黏度、水解抑制剂种类及用量对镀膜效果的影响。在此基础上,采用浸渍—提拉法经过三次镀膜在载玻片上成功制备出均匀、致密的TiO_(2)薄膜。

Al掺杂对TiO_(2)薄膜结构及光学性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了本征TiO_(2)和Al掺杂的Al-TiO_(2)薄膜样品.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、薄膜测厚仪对制备的薄膜样品的性能进行了分析.分析表明:与本征TiO_(2)薄膜相比,Al的掺杂使(101)晶面对应的衍射峰发生了一定角度的偏移,TiO_(2)的基本结构没有发生改变,晶粒尺寸缩小,晶面结构得到细化,扩大了薄膜的比表面积.随着Al掺杂量的增加,Al-TiO_(2)薄膜样品的光吸收度发生不同程度的改变,光学带隙值与本征TiO_(2)薄膜相比有所减小.当Al掺杂量为3at%时,所得薄膜样品结晶质量良好,晶粒分布均匀,吸光度表现最佳,带隙值最小为3.249eV.

聚乙二醇含量对纳米TiO_2多孔薄膜性质的影响

以钛酸丁酯为无机原料、二乙醇胺作稳定剂 ,加入聚乙二醇 (PEG)作模板制备前驱体溶胶 ,通过溶胶 凝胶工艺和浸渍提拉技术在玻璃基片上制备了孔径在 10～ 10 0 0nm范围内可调的纳米TiO2 多孔薄膜 .通过ESEM ,AFM ,UV VIS ,N2 吸附 ,XPS和XRD等测试手段研究了PEG(10 0 0 )的加入量对薄膜结构及性能的影响 .结果表明 ,当10 0mL溶胶中PEG的加入量在 4 0 g左右时 ,可以得到三维扩展的多孔结构 ,孔的形状规则且分布均匀 ,孔径为2 0 0～ 5 0 0nm ,薄膜比表面积可达 76 1m2 /g ,而过多的PEG加入量反而导致薄膜性能下降 .

TiO_2纳米多孔薄膜结构与光电化学性能相关性的研究

采用二步电压氧化法制备了两组孔径及孔密度不同的TiO_2纳米多孔薄膜,利用电化学测试方法对制备出的TiO_2纳米多孔薄膜的开路电位-时间曲线、交流阻抗谱图以及计时电流曲线进行了测试,研究了多孔薄膜材料的孔径及孔密度对材料光电化学性能以及比表面积的影响。结果表明,制备出的具有不同孔径和孔密度的试片在光照情况下的电化学反应电阻均明显下降,相关电化学反应更容易发生;增大薄膜材料的比表面积有利于提高其光电性能,性能最佳的薄膜材料的孔径为103 nm,孔密度为10×10~8个/cm^2。

多孔TiO_2/SiO_2复合薄膜的制备及其超亲水性机理

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为前驱体,利用乙酰丙酮和二乙醇胺为络合剂,制备多孔TiO2/SiO2复合薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)、接触角测试仪(WCA)等对薄膜的结构和性能进行了表征。结果表明,TiO2/SiO2复合薄膜表面相对孤立或连通的孔结构是由缩聚反应诱导的相分离以及溶胶-凝胶转化过程同步作用产生的。多孔复合薄膜具有优异的超亲水性能,自然条件下与水接触角仅为2.5°,而普通致密TiO2薄膜在相同条件下接触角为19.3°。复合薄膜的超亲水性是由多孔结构和SiO2复合的共同作用产生,受到表面微观形貌和表面化学组成(羟基含量)的共同影响。

纳米多孔SiO_2-TiO_2复合薄膜的制备及研究

采用溶胶-凝胶技术，以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB为模板剂，乙酰丙酮作为钛的水解控制剂，通过钛和硅醇盐的分步水解得到均匀的SiO2-TiO2复合溶胶，通过提拉制备出具有纳米多孔结构的复合薄膜．实验结果表明，多孔薄膜中的钛离子形成了Si—O—Ti键的孤立四配位形态，使薄膜具有复合型钛离子的催化效果，并且有介孔结构．随TiO2含量的增加，薄膜仍具有较好的透光性（可达到85％以上）．通过对实验条件的调节，可实现对薄膜纳米结构的人工控制，形成的多孔薄膜折射率在1．2～1．4之间连续可调．

多孔纳米TiO_2薄膜的制备及其光催化脱除NO的研究

采用溶胶凝胶法制备了纳米TiO2多孔薄膜.通过XRD对薄膜进行了物相分析,利用自制的反应器讨论了聚乙二醇(PEG)的相对分子质量和添加量、温度、镀膜次数对TiO2薄膜光催化氧化NO活性的影响,并考察了再生过程对TiO2薄膜光催化活性的影响.研究结果表明:相对分子质量为1 000的PEG是制备多孔TiO2薄膜合适的造孔剂,其最佳添加量w(PEG)为0.5%;制膜的最佳温度在450℃左右;最佳镀膜次数为16次;NaOH溶液相对蒸馏水可更好地使薄膜再生,再生后可使薄膜的光催化活性更稳定.

多孔TiO_2纳米薄膜修饰的镍基光电极的制备和性能

Nanostructured TiO 2 porous film supported on nickel was prepared through sol-gel process,and was used as photoelectrode in solar energy photoelectrochemical cell.It was found that short circuit photocurrent and open circuit photovoltage of the photoelectrodes increased with the increment of sintering temperature and thickness of TiO 2 film.Through STM,the pore quantity and diameter of nanostructured TiO 2 film were found to increase with the increment of sintering temperature.It was found that the transparence of different thickness nanostructured TiO 2 films coated on quartz did not change much.

纳米多孔TiO_2薄膜的合成及其光电化学性能

采用溶胶-凝胶、水热合成、旋转涂覆等方法制备了纳米多孔TiO2薄膜。以扫描电镜、X射线衍射等手段,分析了不同纳米多孔TiO2薄膜的结构。通过比较不同薄膜制作的染料敏化太阳能电池性能,寻求不同方法所制备薄膜对DSC性能的影响因素。实验结果表明,旋转涂覆法所制备的染料敏化太阳能电池具有较高的光电化学性能,在50mW/cm2的模拟光照下(AM1.5)开路电压为0.696V,短路电流为6.19mA/cm2,填充因子为0.584。

基于硝酸铵气孔诱导剂的多孔TiO_2薄膜的制备

采用在TiO2溶胶中加入硝酸铵的方法并通过浸渍-提拉技术制备了气孔修饰的TiO2薄膜。气孔的形成与溶胶液膜中硝酸铵诱导的分相现象相关,硝酸铵一方面抑制了干燥过程中凝结水分的挥发,另一方面增大了水相的表面张力,促使了水以球形水珠的形态分散在湿凝胶的表面,水珠挥发后形成气孔。所制备的气孔修饰的TiO2薄膜表现了超亲水性能。随着硝酸铵用量的增加,薄膜表面气孔的分布密度增大,可见光的透过率减小。增加涂膜次数可以获得多层次网络气孔结构的表面形态,多层次气孔结构的多次散射有利于提高可见光的透过性能。

多孔TiO_2薄膜的制备研究进展

综述了液相法(包括溶胶-凝胶法、蒸发诱导自组装法等)、电化学法(包括阳极氧化法、微弧氧化法等)、物理气相法(包括磁控溅射法、电子束蒸发法等)、化学气相法等制备多孔TiO2薄膜的方法,介绍了相应的合成原理,指出不同方法制备的多孔TiO2薄膜在表面形貌、孔径尺寸、取向和孔壁厚度等方面存在很大差异。通过对比不同制备方法的优缺点并结合工业化生产成本,提出了今后多孔TiO2薄膜制备技术的发展方向,并展望了多孔TiO2薄膜广阔的应用前景。

TiO_2多孔性薄膜光催化降解低浓度甲醛

采用不锈钢丝网负载TiO2多孔性薄膜光催化剂,在间歇式循环光催化反应系统中研究了气相中低浓度甲醛的光催化降解,考察了催化剂载体、催化剂镀膜次数、甲醛初始浓度和光源等因素的影响,并对光催化剂的稳定性进行了研究.结果表明,甲醛降解率随着丝网目数的增加而增大;丝网使用数量的增多会提高甲醛降解率,但其影响随着丝网数量的增多而逐渐减弱;催化剂镀膜次数从1次增加到6次时,光催化剂的活性先上升后下降;当甲醛初始浓度在1·34~10·72mg/m3范围内增加时,甲醛的浓度变化值相应明显增大,但甲醛降解率先升高继而下降;光源采用杀菌灯时甲醛降解率比黑光灯时约高出19·0%,增大光强度使甲醛降解率提高了20·5%;光催化剂连续使用4次后,仍保持较高的催化活性.

掺杂TiO_2的纳米多孔SiO_2薄膜的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法、分子模板法及旋转涂覆法在硅衬底上制备掺杂TiO_2的SiO_2薄膜,并采用差热分析(DSC-TGA)、红外吸收光谱(FTIR)、X射线衍射、小角衍射(SAXS)、原子力显微镜(AFM)、台阶仪(Atomic-Profiler)以及纸擦拭法(paper-wiping method)和胶带剥离法(adhesive tpe-stripping method)对薄膜的性能进行了分析与表征,结果表明,薄膜的最佳热处理温度为400℃,所制备的掺杂TiO_2的SiO_2薄膜为多孔结构的无定形态,具有较好的机械性能,平均孔径随着膜层的增加而减小,一层膜和两层膜的平均孔径分别为87.4nm和62.8nm,厚度分别为538.7 nm和1032.3nm。