Ti/TiO_2多层膜的光电性能研究

用真空蒸发和自然氧化法在玻璃基底上制备了Ti/TiO2多层膜,并检测了薄膜的光电性能。电性能检测表明Ti/TiO2多层膜存在类负阻效应,多层膜的层间的类负阻效应比表面的更明显,薄膜的层间电阻率高于表面电阻率;用分光光度计测得试样退火前后的透射谱;用X射线衍射仪和扫描电镜检测了Ti/TiO2多层膜的晶体结构和表面形貌。

溶胶-凝胶法制备TiO2-SiO2多层增透膜

在酸催化体系中以钛酸丁酯为前驱体制得TiO2溶胶，以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体制得SiO2溶胶，采用提拉法在普通载玻片上镀膜．辅助MASS膜系设计软件进行模拟计算，得到了透射比为99％的膜片．根据理论模拟结果，实验采用交叉镀膜，制备出了宽带增透TiO2-SiO2多层膜．用紫外可见分光光度计测量了样品的透射光谱．实验发现，样品具有明显的宽带增透效果：在400～700nm波段，当光线垂直入射时，增透5．5％左右；45°角入射时，可增透10％．

TC4钛合金表面TiO_2-PTFE复合膜层的制备

采用特殊的化学及物理处理方法,在钛合金表面制备TiO2-PTFE复合膜层,该润滑膜由硬质阳极氧化膜与低摩擦系数的聚四氟乙烯(PTFE)结合而成,具有较好的自润滑特性。研究了TiO2-PTFE复合膜层的组织形貌、物相组成以及元素组分,讨论了阳极氧化处理工艺和涂覆时间对PTFE涂覆量的影响。结果表明,TC4钛合金阳极氧化后形成了由锐钛相和金红石相双相晶型组成的纳米级TiO2多孔膜,涂覆PTFE后,表面及膜孔处被PTFE聚合体所覆盖。TC4钛合金样品经过不同电压和不同氧化时间处理后,PTFE涂覆量趋于稳定。随着涂覆时间的延长,PTFE涂覆量逐渐增加,在最初5～20min内,涂覆量增加较快,超过20min后涂覆量增加缓慢。

17-4PH不锈钢表面TiO2膜及其多层膜的结构与性能

利用非平衡磁控溅射技术在17-4PH不锈钢表面分别制备了TiO_2膜、TiO_2/Ti多层膜及TiO_2/Ti/TiN/Ti多层膜,采用XRD、表面轮廓仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机和水蒸气疲劳腐蚀试验设备研究了薄膜的物相、显微硬度、耐磨性和耐疲劳腐蚀性能。结果表明:具有表面薄膜17-4PH不锈钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能均有较大提高;与TiO_2膜和TiO_2/Ti/TiN/Ti多层膜相比,TiO_2/Ti多层膜耐磨性能最好,较基体的提高了20倍以上,同时其耐疲劳腐蚀性能也最好。

以介孔TiO_2膜为过渡层在玻璃基底上制备Cu_3(BTC)_2连续膜

通过在玻璃基底上预先制备一层介孔TiO_2膜作为过渡层用于制备完整的Cu_3(BTC)_2(BTC:1,3,5-苯三甲酸)连续膜。场发射(FESEM)图像显示由此制得的Cu_3(BTC)_2膜在TiO_2/玻璃基底上是致密且连续,膜厚度为200 nm左右。相比之下,Cu_3(BTC)_2晶粒在空白玻璃基底上较难成核并生长,不能形成连续膜,而在无孔TiO_2/玻璃基底上,Cu_3(BTC)_2晶粒与在介孔TiO_2/玻璃基底上一样能够形成典型的八面体Cu_3(BTC)_2但不能形成连续膜。由于介孔TiO_2膜过渡层的存在,Cu_3(BTC)_2晶粒可以与基底结合紧密,经30 min超声波测试后,在介孔TiO_2/玻璃基底上的Cu_3(BTC)_2膜仍然能保持连续且完整形貌,而在空白玻璃基底上的Cu_3(BTC)_2晶粒完全脱落。推断介孔TiO_2的表面性质有利于Cu_3(BTC)_2晶粒的成核,而介孔TiO_2膜的多孔结构可以促进Cu_3(BTC)_2晶粒形成连续的薄膜:介孔TiO_2膜过渡层在Cu_3(BTC)_2膜与玻璃基底间扮演了类似桥梁的重要角色。

TiO_2种子层对Bi_(3．15)Nd_(0．85)Ti_3O_(12)铁电薄膜的结晶取向和铁电性能的影响

用sol-gel法分别制备了直接沉积在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上和加入了TiO_2种子层的Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12) (BNT)铁电薄膜,研究了种子层对BNT薄膜结构和电学性能的影响.XRD结果表明直接沉积在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上的BNT薄膜具有(117)和(001)的混合取向,而加入TiO_2种子层之后薄膜的最强峰为(200)取向;FE-SEM显示具有TiO_2种子层的BNT薄膜,其表面主要是由具有非c轴取向的晶粒组成且更为致密;直接沉积的BNT薄膜和具有TiO_2种子层的BNT薄膜的剩余极化P_r值分别为26和43.6μC/cm^2,矫顽场强E_c分别为91和80.5kV/cm;疲劳测试表明两种薄膜均具有良好的抗疲劳特性,TiO_2种子层的引入并没有降低BNT薄膜的疲劳特性;两种薄膜的漏电流密度均在10^(-6)～10^(-5)A/cm^2之间.

镀制工艺对TiO_2光学膜层折射率影响研究

研究分析了基底温度、沉积速率、氧气分压、离子束辅助沉积等工艺参数和条件对TiO2膜层折射率的影响。研究表明,随着基底温度升高,TiO2光学膜层折射率呈上升趋势;随着沉积速率提高,TiO2膜层折射率存在极值;采用离子束辅助沉积工艺,可以有效提高TiO2膜层折射率值,所制备的TiO2膜为非晶态结构,具有较高的折射率和较小的光学损耗。

两步法制备TiO_2/(PTFE+石墨)微弧氧化复合膜层及其摩擦磨损行为

目的提高钛合金钻杆的耐磨性能。方法先对钛合金钻杆表面进行微弧氧化处理,然后再对微弧氧化层进行(PTFE+石墨)复合处理,得到(PTFE+石墨)复合膜层。利用扫描电镜(SEM)观察Ti O_2/(PTFE+石墨)复合膜层的表面形貌,通过能谱(EDS)分析膜层元素的含量,用X射线衍射(XRD)分析复合膜层的相组成,用多功能摩擦磨损试验机测试膜层的摩擦磨损性能,并利用三维显微镜(白光干涉仪)观察微弧氧化层磨损后磨痕的三维形貌。结果PTFE和石墨进入钛合金微弧氧化层的微孔中,并在表面形成薄薄的一层PTFE+石墨复合涂层。膜层中主要含有Ti、O、Si、Al、P、V、C、F等元素,其中碳和氟质量分数分别达到9.96%和25.53%。XRD分析结果表明,Ti O_2/(PTFE+石墨)复合膜层中除了锐钛矿型Ti O_2和金红石型Ti O_2外,还含有PTFE和石墨。Ti O_2/(PTFE+石墨)复合膜层的摩擦系数为0.19,磨痕宽度和深度分别为210μm和1.5μm,相对耐磨性达到18.73。复合膜层的磨痕没有明显的铧犁沟,磨痕比较平整。与TC4钛合金基体相比,Ti O_2/(PTFE+石墨)复合膜层的耐磨性得到了明显提高。Ti O_2/(PTFE+石墨)复合膜层的磨损以磨粒磨损为主,伴有粘着磨损。结论采用两步法对钛合金进行Ti O_2/(PTFE+石墨)复合处理后,可有效提高钛合金的耐磨性能。

溶胶凝胶法制备SiO_2/TiO_2多层膜工艺研究

采用溶胶-凝胶工艺,使用旋涂方法在单晶硅片、石英玻璃和K9玻璃上制备SiO2/TiO2系列多层膜。采用椭偏仪、透射电镜等对所制得的多层膜的性能进行了研究。结果表明实验条件对SiO2/TiO2多层膜的制备非常重要。通过对实验条件的改善与优化,可以镀制出性能优良的SiO2/TiO2多层膜,以用于微型谐振腔、滤光片、一维光子晶体和传统的光学高反膜的研究。

阳极氧化疏松钛膜制备高光催化活性的透明TiO_2纳米多孔涂层

采用磁控溅射法在玻璃基底上制备出一层特殊结构的Ti膜,该钛膜经过电化学阳极氧化和退火工艺处理,可直接在玻璃基底表面形成一层具有高光催化活性的透明TiO_2纳米多孔涂层(简称TNP涂层)。利用XRD和SEM对TNP涂层的结构和形貌特征进行了表征。利用紫外可见分光光度计、接触角测试仪以及划痕测试仪对该涂层的透光率、浸润性、结合力进行了测试。最后,通过降解亚甲基蓝溶液对该涂层的光催化活性进行了评价。结果表明:制备的TNP涂层具有疏松多孔结构,退火后可形成锐钛矿相,透光率在可见光范围内达到80%以上,表面具有超亲水性(接触角<6°),与玻璃基底间的结合力为2.9N;2h内对浓度为1×10-5 mol/L的亚甲基蓝溶液降解率可达到94%,光催化反应速率常数为1.47h-1。

溶胶-凝胶法制备SiO_2/TiO_2多层膜的研究

通过对溶胶、热处理温度以及溶胶-凝胶过程中反应和存放的环境温度及湿度等参数的调整,研究了在实验室条件下制备SiO2/TiO2多层膜的方法.已制备出折射率可调的溶胶,所镀制的SiO2薄膜折射率在1.18～1.41之间可调,TiO2薄膜折射率在1.80～2.20之间可调.采用椭偏仪、红外分光光度计、紫外-可见分光光度计等对所制得的多层膜的性能进行了研究,结果表明,实验条件对SiO2/TiO2多层膜的制备非常重要.

自组装成膜技术制备TiO_2薄膜的XPS研究

采用自组装成膜技术制备里TiO2薄膜,应用X射线光电子能谱研究自组装膜及其氧化膜和淀积的TiO2薄膜，结果表明，硅烷偶联剂成功地组装在玻璃基片上，足够长时间的氧化对使端基（-SH）完全氧化为磺酸基，淀积在基片上的TiO2膜牢固性好，平均膜厚在10nm．淀积膜中的钛可能有几种不同的氧化态。

纳米粒子TiO_2/Ti膜的制备及其光催化活性

以钛酸四丁酯为原料,利用溶胶-凝胶方法制备了纳米粒子TiO2/Ti膜.TG-DTA、XRD、TEM和SEM的测试表明:纳米粒子经历了无定型向锐钛矿和锐钛矿向金红石相转变两个过程,而焙烧温度为600℃时,TiO2纳米粒子具有与国际商品P-25型TiO2粒子相类似的组成、结构、形貌和粒子尺寸.考虑TiO2粒子性质及与基体Ti片的结合能力,焙烧温度对基体Ti片的影响和纳米粒子TiO2/Ti膜表面形貌等因素,确定600℃是制备纳米粒子TiO2/Ti膜光催化剂的最合适的焙烧温度.另外,以光催化降解苯酚为模型反应,考察了焙烧温度对纳米粒子TiO2/Ti膜催化活性的影响,并初步地探讨了光催化降解苯酚反应的动力学.结果表明:600℃焙烧的TiO2纳米粒子膜具有最高的光催化活性,而光催化降解反应为准一级动力学反应.

丁二酸在Ti/TiO_2膜电极上的电化学合成

在包含原料马来酸的硫酸溶液中,通过原位阳极氧化法制备了Ti/TiO2膜电极,然后采用极性转换技术在原溶液中电化学合成丁二酸.采用XPS,XRD和SEM分析了膜电极上的元素组成、价态分布和氧化膜的晶相结构及表面形貌.结果表明,阳极氧化膜层内只含有Ti和O两种元素,且Ti均为Ti4+;TiO2氧化膜是金红石相,表观呈现带孔的条纹形貌.通过循环伏安、恒电位阶跃和恒电流电解技术研究了Ti/TiO2原位氧化膜电极的电化学性质,结果表明,该膜电极对马来酸电还原合成丁二酸具有较好的电催化活性.以钛基氧化钌电极(DSA)为阳极,Ti/TiO2原位氧化膜电极为阴极进行恒电流电解实验.结果表明,丁二酸的还原产率为95.94%,电流效率为95.57%,产物纯度为99.28%,熔点为185～187℃.

调制比对Ti/TiB_2多层膜结构和力学性能的影响

根据贝壳珍珠层的结构特点,以金属Ti层为软质层,对Ti B2陶瓷薄膜进行仿生增韧处理。采用磁控溅射法制备了不同调制比(Λ,tTi B2:tTi)的Ti/Ti B2周期性多层膜,并着重研究了调制比对多层膜的纳米硬度、弹性模量、膜基结合力以及断裂韧性的影响。研究结果表明:通过磁控溅射法制备的Ti/Ti B2多层膜具有清晰的纳米层状结构,表面致密平整,与基体有着良好的物理结合。多层膜的硬度和弹性模量随着调制比的增加而增大,而多层膜与基体的结合力呈现出先增大然后下降的趋势,当调制比Λ=3时,膜基结合力最高可以达到12.6 N;多层膜的断裂韧性随着调制比的增加呈现出先增大而后减小的趋势,当调制比Λ=5时多层膜的断裂韧性最好,其断裂韧度为2.26 MPa·m1/2,比Ti B2单层膜提高了60%以上。这是因为多层膜中的Ti子层可使裂纹尖端产生钝化作用,从而引起裂纹扩展路径发生偏转,提高了多层膜的断裂韧性。

TiO_2/Ti转盘液膜反应器光电催化处理罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Ti电极,X射线衍射(XRD)分析表明,TiO2主要为锐钛矿,晶粒尺寸约为46nm。以TiO2/Ti电极作阳极,Cu电极作阴极,组装成转盘液膜反应器,考察了其光电催化处理染料罗丹明B(RhB)的影响因素(转盘转速、偏压、溶液初始pH、RhB初始浓度和电解质浓度)。得到最佳处理条件为:转盘转速90r/min,偏压0.4V,溶液初始pH 2.5,电解质(硫酸钠)质量浓度0.5g/L。在最佳处理条件下,处理20mg/L RhB染料废水90min的脱色率和总有机碳(TOC)去除率分别达到97.2%和72.7%。结果表明,由于同时强化了激发光源的利用率和溶液的传质效率,TiO2/Ti转盘液膜反应器可高效光电催化处理染料废水。

自组装单层膜表面的Bi_2Ti_2O_7薄膜制备与表征

以硝酸铋和钛酸四丁酯为原料,以三氯十八烷基硅烷(OTS)为模板,采用自组装单层膜(self-as-sembled monolayers,SAMs)技术,在玻璃基板上成功制备了Bi2Ti2O7晶态薄膜。借助X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线能谱(EDS)及原子力显微镜(AFM)等测试手段对Bi2Ti2O7薄膜进行了表征。结果表明,以OTS为模板利用自组装技术,经540℃煅烧2h可成功制得立方相Bi2Ti2O7晶态薄膜,且薄膜表面平整光滑,均匀致密。

TiO_2改性层参数对高比能锂硫电池负极材料耐腐蚀性能的影响

对高比能锂硫电池负极材料进行了TiO2层表面改性处理,研究了改性层层数、热处理温度和TiO2溶胶质量分数对改性膜层耐腐蚀性能的影响。结果表明,在3种影响因素中,对高比能锂硫电池负极材料耐腐蚀性能影响最大的是热处理温度,其次为TiO2薄膜改性层层数,最后为TiO2溶胶的质量分数。高比能锂硫电池负极材料的最佳改性工艺参数为:膜层层数为3、热处理温度为100℃、TiO2溶胶质量分数为0.5%。

TiO_2颗粒表面包覆Al_2O_3纳米膜及其表征

采用连续法在TiO2颗粒表面进行了纳米层Al2O3的包膜,通过TEM、HRTEM、EDS、XPS、ICP和光学性质表征,证明了Al2O3在TiO2颗粒表面形成了一层连续的纳米膜,该层纳米膜比较疏松,厚度为7-10 nm。XPS证明Al2O3为物理包覆,没有Ti-O-Al键形成。光学性质的检测表明了Al2O3包膜后TiO2其消色力、白度、光泽性都有明显提高,并且其在表面憎水性增强,油中分散性提高。

UV-vis辐照下H_2Fe_2Ti_3O_(10)/TiO_2插层材料光催化活性的研究(英文)

在高压汞灯辐照下,通过插入反应将H2Fe2Ti3O10与n-C3H7NH2/C2H5OH和TiO2溶胶制备出H2Fe2Ti3O10/TiO2插层复合物。插入TiO2的层状钙钛矿化合物H2Fe2Ti3O10在UV-vis辐照下表现出高活性。实验结果表明H2Fe2Ti3O10/TiO2作为光催化剂在可见光(λ>420nm)下辐照24h,降解甲基橙的速率为59.0%。与相同条件下降解率只有24%的商用光催化剂TiO2(Degussa P-25)相比,H2Fe2Ti3O10/TiO2表现出了更高的光催化活性。