纳米MoS_(2)固体薄膜制备及在钢领上的应用研究

为了减小纺织机械及器材专件的摩擦磨损,对比分析普通MoS_(2)油和脂与纳米MoS_(2)固体薄膜的润滑机理和特性,提出一种在钢领上采用真空化学气相沉积法合成纳米MoS_(2)固体薄膜的制备工艺;通过X射线衍射谱图和原子力显微镜,分析纳米MoS_(2)固体薄膜的组织结构及表面形貌,并对纳米MoS_(2)钢领进行镀铬镀氟渗杂复合膜处理。通过对比纳米MoS_(2)固体薄膜钢领与普通钢领纺纱质量,指出:纳米MoS_(2)固体薄膜具有优异的润滑性能,可以代替普通润滑油,达到纺织设备及器材专件少用油、不用油及无油自润滑的目的;纳米MoS_(2)的制备方法是制约其应用和发展的瓶颈;镀铬镀氟渗杂复合膜纳米MoS_(2)钢领在潮湿环境中不易生锈,较普通钢领的成纱质量好,值车工劳动强度小,钢领使用寿命延长。

MoS_(2)/Ti-WC纳米多层薄膜结构设计及其宽温域摩擦性能研究

目的探究环境温度对MoS_(2)/Ti-WC纳米多层薄膜摩擦磨损性能的影响,探讨并揭示薄膜在高温环境下的损伤机理。方法采用非平衡磁控溅射技术制备MoS_(2)/Ti-WC纳米多层薄膜,评价Ti、WC双功能组元以及纳米多层结构设计对薄膜表面形貌和微观结构的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、扫描探针显微镜(SPM)等表征手段对薄膜的晶体结构、表截面形貌以及表面粗糙度进行分析,利用原位纳米压痕仪对薄膜的力学性能进行评估,利用高温摩擦磨损试验机评价薄膜在不同温度环境(25~300℃)下的摩擦磨损性能,进一步通过激光共聚焦对磨痕和磨斑进行光学形貌分析,并利用能谱仪(EDS)和共聚焦显微拉曼光谱(Micro-Raman)对钢配副表面的摩擦转移膜进行成分分析。最终揭示MoS_(2)/Ti-WC纳米多层薄膜在不同温度下的磨损机理。结果MoS_(2)/Ti-WC纳米多层的结构设计可以诱导MoS_(2)(002)晶面的择优生长,获得表面平整光滑、结构致密的薄膜。相比于MoS_(2)/Ti薄膜,WC纳米层的引入,赋予薄膜更高的硬度和硬/弹比。MoS_(2)/Ti-WC纳米多层薄膜在潮湿空气中的平均摩擦因数为0.07,平均磨损率为6.14×10^(-7)mm^(3)/(N·m)。结论MoS_(2)/Ti-WC纳米多层薄膜在宽温域(100~300℃)内保持稳定的摩擦性能,这得益于薄膜纳米多层的结构设计、高的硬/弹比以及优异的抗氧化性能,同时在钢配副表面形成了连续且致密的转移膜。

纳米PbS-TiO_2复合薄膜的制备和摩擦学性能

采用溶胶-凝胶法制备纳米PbS-TiO2复合薄膜,研究了其微结构和摩擦学性能,并探讨了复合薄膜的磨损机制. 结果表明:纳米PbS为面心立方相结构,粒径约15 nm;10%PbS-TiO2复合膜具有良好的抗磨减摩性能,薄膜的磨损机制主要是轻微的擦伤、粘着转移和磨粒磨损.

混合反溶剂法制备CsCu_(2)I_(3)纳米晶薄膜及其发光器件应用

近年来,新兴的三元铜基卤化物(CsCu_(2)I_(3))材料由于具有高荧光量子产率、环保无毒、环境稳定、成本低廉等诸多优点,在环保型发光二极管(LED)中的应用备受瞩目。然而,由于难以控制的结晶动力学,制备高质量的CsCu_(2)I_(3)发光层薄膜仍是一个巨大的挑战,这限制了LED器件性能的进一步提升。本文通过使用甲苯与甲醇混合溶剂作为反溶剂来增强反溶剂的钉扎效应,增加CsCu_(2)I_(3)晶体的成核密度,降低薄膜的晶粒尺寸,进而形成了光滑、致密的CsCu_(2)I_(3)纳米晶薄膜。此外,混合反溶剂策略可以有效增强辐射复合效率,显著提高Cs-Cu_(2)I_(3)薄膜的发光性能,相比对照样品(只使用甲苯),混合反溶剂法所制备薄膜的荧光量子产率(PLQY)增加了1.5倍,激子束缚能从~201.6 meV提高至~234.5 meV。最终,相比对照器件,基于混合反溶剂策略的CsCu_(2)I_(3)基LED的最大亮度和最高外量子效率分别提高了5.5倍和1.6倍。本工作的研究结果不仅有助于加深对CsCu_(2)I_(3)薄膜制备过程中结晶规律的理解,而且有助于进一步推动基于CsCu_(2)I_(3)环境友好型LED器件性能的提升。

载流下MoS_(2)/Ag纳米复合薄膜摩擦学性能

MoS_(2)基纳米复合薄膜具有良好的摩擦学性能,但较差的导电性能限制了其在载流条件下作为润滑材料的应用。为提高MoS_(2)基纳米复合薄膜的导电性能,采用非平衡磁控溅射系统沉积2种不同Ag含量的MoS_(2)/Ag纳米复合薄膜,并在不同的电流条件下研究MoS_(2)/Ag纳米复合薄膜与GCr15钢球对摩时的摩擦学性能。结果表明:在载流下2种MoS_(2)/Ag纳米复合薄膜表现出相似的摩擦性能,而低掺杂MoS_(2)/Ag薄膜具有更佳的耐磨性能,这归因于低掺杂MoS_(2)/Ag薄膜具有较好的力学性能;无载流时,MoS_(2)/Ag纳米复合薄膜在摩擦过程中生成的氧化物颗粒增加了磨损、降低了润滑性,磨损机制主要为磨粒磨损;电流小于0.5 A时,电流促进了转移膜形成,使得摩擦因数降低,但磨损率增加,磨损机制主要为黏着磨损;当电流大于0.5 A时,由于电弧烧蚀加速了薄膜的磨损,磨损机制主要为磨粒磨损、黏着磨损和电弧腐蚀磨损。

溶胶-凝胶法制备Ag/TiO_(2)纳米薄膜及其陶瓷表面抗菌性能研究

为提升TiO_(2)在陶瓷表面的光催化性能和抗菌性能,以钛酸四丁酯、无水乙醇、硝酸银为原料,乙酰丙酮和硝酸作为催化抑制剂,采用溶胶-凝胶法分别制备了TiO_(2)溶胶和Ag/TiO_(2)溶胶。以普通陶瓷片为载体,采用浸渍-提拉法制备TiO_(2)薄膜。以亚甲基蓝为目标降解物进行光催化降解实验,并探讨在不同热处理温度下对Ag/TiO_(2)薄膜光催化性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等仪器对样品进行表征。实验结果表明:在紫外灯照射下,TiO_(2)薄膜和Ag/TiO_(2)薄膜对有机物都具有降解能力,而Ag/TiO_(2)的光催化活性更明显,在光照8 h后其光催化降解率达到了70%,热处理最佳温度为500℃;Ag/TiO_(2)薄膜具有良好的亲水性,并且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有抑制作用。Ag/TiO_(2)薄膜有望应用到陶瓷用品上,可有效减少材料表面的有机污染物,并且经过高温处理后还可以保持良好的光催化性能。

制备工艺条件对纳米Ti_(1-x)S_xO_2薄膜光催化活性的影响

以硫脲为S的源物质,以钛酸丁酯为TiO2的前驱体,以蜂窝陶瓷为载体,采用改进的溶胶-凝胶-浸渍提拉法制备Ti1-xSxO2薄膜,探讨热处理温度、S掺杂量及涂膜等工艺条件对Ti1-xSxO2薄膜的光催化活性的影响。研究结果表明:掺硫TiO2光催化剂在可见光区的吸收强度增大;采用溶胶-凝胶-浸渍提拉法制备Ti1-xSxO2光催化剂的最佳工艺条件是:硫脲与Ti(OBu)4摩尔比为3:1,煅烧温度为600℃,涂膜层数为6。在最佳工艺条件下制备的Ti1-xSxO2纳米薄膜对亚甲基蓝的降解率可达100%。

退火温度对纳米TiO_2薄膜结构和亲水性的影响

采用射频磁控溅射方法制备出纳米二氧化钛 (TiO2 )薄膜 ,研究了不同退火温度对薄膜微观结构和超亲水性的影响。结果表明 :退火温度升高 ,晶粒长大 ,孔隙率减小 ;常温制备 30 0℃以下退火的TiO2 薄膜为无定形结构 ,亲水性差 ;4 0 0℃～ 6 5 0℃退火的薄膜为锐钛矿结构 ,表现出超亲水性 ;80 0℃退火薄膜为金红石结构 。

射频磁控溅射制备纳米TiO_2薄膜及其光致特性研究

在室温下采用射频溅射法制备纳米TiO2 薄膜 ,并用XRD、AFM、Raman谱仪等手段研究了不同溅射气压及不同退火温度处理后薄膜的结构及其相应的亲水性、光催化能力。结果表明 :在室温下制备的薄膜为无定形结构 ,当退火温度超过4 0 0℃时转化为锐钛矿结构。在 4 0 0℃下退火

不同波长紫外光照下纳米TiO_2薄膜的光致亲水性与循环伏安行为

通过溶胶 -凝胶方法分别在ITO和玻璃表面制备了纳米TiO2 薄膜 ,研究了纳米TiO2 薄膜在 2 5 4及 3 65nm的紫外光照射下的循环伏安行为和光致超亲水性 .在紫外光的照射下 ,TiO2 薄膜电极可表现出两个光电化学过程 ,纳米TiO2 薄膜的光致超亲水性转变及两个光电化学过程的速率均取决于紫外光的波长 ,原因在于纳米TiO2 薄膜对两种波长的光的吸收率和光子的能量不同 .提出了光电化学过程的机理 ,认为紫外光照射下纳米TiO2 薄膜的超亲水性变化与产生Ti3 +

水热法制备TiO_2纳米线薄膜的光生阴极保护性能

应用水热法在钛箔表面制备TiO2纳米线薄膜,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见分光光度法对薄膜进行表征,用电极电位和电化学阻抗谱考察TiO2光生阴极保护性能.结果表明:薄膜由纵横交错的锐钛矿型TiO2纳米线组成,纳米线的直径约10nm.在150℃下反应6h生成的TiO2纳米线薄膜在0.3mol·L-1 Na2SO4溶液和0.3mol·L-1 Na2SO4+0.5mol·L-1 HCOOH混合溶液中对与TiO2薄膜耦连的403不锈钢均有良好的阴极保护效应.TiO2膜所在溶液中含有HCOOH时,可使耦连的403不锈钢在0.5mol·L-1 NaCl溶液中电极电位负移约545mV,界面反应电阻显著变小,表明电解质溶液加入HCOOH可以增强TiO2纳米线薄膜对403不锈钢的光生阴极保护效应.

纳米TiO_2介孔薄膜的模板组装制备研究

以TiCl4为无机前驱体、三嵌段高分子共聚物EO20PO70EO20为模板剂，在非水条件下制备了有序的锐钛矿TiO2纳米晶介孔薄膜。通过热重-差热(TG-DTA)分析、X射线衍射(XRD)分析、原子力显微观察(AFM)及N2吸附-脱附等测试对样品进行了表征。结果表明，薄膜具有均一的大介孔孔径(～10nm)，其BET比表面积为150m^2·g^-1，薄膜较宽的无机壁厚显著提高了介孔结构的热稳定性。通过红外(IR)光谱分析考察了溶胶-凝胶过程中发生的物理化学变化。在对薄膜表面形貌进行AFM观察的基础上初步探讨了嵌段共聚物EO20PO70EO20对薄膜孔结构形成的导向机理。

TiO_2纳米薄膜微观结构及光学性能研究

用sol gel法制备了纳米TiO2 薄膜 ,用原子力显微镜 (AFM)观察了薄膜的表面形貌 ,测量了薄膜的表面粗糙度 (RMS)为 2 .832nm ;用红外光谱 (IR)研究了TiO2 薄膜前驱体溶胶的组成 ;探讨了TiO2 薄膜的焙烧温度、层数等制备条件对TiO2 光催化活性的影响 ,结果发现在 4 90℃ ,8层膜的TiO2

Ce掺杂TiO_2纳米复合薄膜的制备及光催化活性

采用溶胶-凝胶技术,以CTAB作为模板剂,提拉法镀膜制备了Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜,利用XRD、N2吸附-脱附、UV-Vis、SEM及XPS对样品进行了表征。结果表明,铈离子以Ce4+和Ce3+两种形式存在于体系中,而CTAB有效抑制了TiO2晶粒的长大和二氧化钛晶相的转变,加入CTAB的Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜的吸收带边较纯的TiO2发生了红移。光催化活性表明,这种处理方式明显提高了TiO2光催化活性。在紫外光照120 min下,CTAB(1.0%)/Ce(1.0%)-TiO2纳米复合薄膜的光催化活性最佳,对甲基橙降解率达到95.3%。

溅射沉积WS_2/Ag纳米复合薄膜在不同环境中的摩擦磨损性能研究

利用直流磁控溅射方法在钛合金基底上制备W S2/Ag纳米复合薄膜,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及能谱仪对复合薄膜的表面形貌和组织结构进行分析,用球-盘式摩擦磨损试验机对复合薄膜在真空和潮湿空气环境中的摩擦磨损性能进行研究.结果表明:溅射沉积制备的W S2/Ag复合薄膜为非晶态结构,弥散分布于W S2基体中的晶态纳米Ag相提高了薄膜与基底的界面结合强度;与纯W S2薄膜相比,W S2/Ag纳米复合薄膜虽然在不同环境中的摩擦系数有所增加,但其在潮湿空气中的耐磨性能(磨损寿命)具有较大幅度的提高,且摩擦状态更稳定.

纳米Au-TiO_2复合薄膜的溶胶-凝胶法制备、表征和性能

用溶胶 -凝胶法制备了纳米 Au-Ti O2 复合薄膜 .X射线衍射、X射线光电子能谱、原子力显微镜、紫外 -可见光谱及摩擦磨损实验研究表明 ,复合薄膜均匀致密 ,Au以纳米晶粒形式均匀、不连续分散镶嵌于Ti O2 基体中 ,纳米 Au粒径为 1 4～ 2 5 nm;复合薄膜在可见光区有较强的吸收 ,吸收峰位置和强度与烧结温度和金的添加量有关 ;复合薄膜具有良好的抗磨减摩性能 ,在 1 N负荷下 ,摩尔分数为 5 %的 Au-Ti O2 薄膜的摩擦系数仅为 0 .0 9～ 0 .1 0 ,耐磨寿命多于 2 0 0 0滑动周次 .

纳米多孔SiO_2薄膜的制备与红外光谱研究

以正硅酸乙酯为原料, 采用溶胶-凝胶法, 结合旋转涂胶、超临界干燥工艺在硅片上制备了纳米多孔SiO2薄膜. XRD表明薄膜为无定形态; SEM显示薄膜具有多孔网络结构, 其SiO2粒子直径为10～20 nm. 利用FTIR研究了薄膜的结构, 纳米多孔SiO2薄膜含有Si-O-Si与Si-OR结构, 呈疏水性; 该SiO2薄膜热处理后因含有Si-OH基团而呈吸水性; 用三甲基氯硅烷对热处理SiO2薄膜进行修饰可使其呈疏水性, 修饰后的薄膜在N2中温度不高于450 ℃可保持其疏水性与多孔结构.

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 .

染料在纳米TiO_2薄膜表面吸附性能的研究

采用溶胶 凝胶法制备纳米TiO2 薄膜 ,并通过吸附染料形成染料 TiO2 复合薄膜。分析了染料与TiO2 薄膜的相互关系 ,利用紫外可见、比表面等技术研究染料在纳米TiO2 薄膜表面的吸附性能 ,并计算出TiO2 薄膜对染料的最大吸附率。研究表明 ,染料溶液浓度、温度以及TiO2 薄膜浸泡时间对染料吸附量有着显著的影响 ,染料的吸附性能直接影响着太阳能电池的光电转换效率。

水热法大面积制备TiO_2纳米棒阵列薄膜

TiCl3饱和NaCl溶液中采用外加添加剂尿素的新技术,于一定条件下用水热法在玻璃基板上制备出大面积TiO2纳米棒阵列薄膜。研究了尿素含量、反应温度、反应时间和TiCl3起始浓度对产物的影响,并讨论了反应机理。