Al2O3对等离子喷涂Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2复合陶瓷涂层性能影响研究

目的研究Al2O3添加量对Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al2O3含量的四元复合陶瓷涂层。另外,为探究基体温度对涂层性能的影响,所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al2O3含量涂层的物相组成和形貌特征,研究Al2O3含量对涂层各性能的影响。结果随着Al2O3含量的增加,Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势,相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al2O3质量分数为60%时,四元复合陶瓷涂层的性能最优,气孔率为3.6%,硬度为824.6HV,结合力为53.8 N。电化学腐蚀测试表明,Al2O3能增强涂层的耐腐蚀性能,Al2O3质量分数为60%时,涂层自腐蚀电位最高,为−0.28 V。另外,在基体预热和不预热条件下,所制涂层性能随Al2O3含量的变化一致,但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论Al2O3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量,还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能,特别是耐腐蚀性。此外,等离子喷涂前对基体进行预热,有利于涂层性能提高。

纳米TiO_2/Al_2O_3复合载体的制备与表征

采用沉淀法、共沉淀法、溶胶凝胶法和改进的溶胶凝胶法制备出TiO2/Al2O3复合载体,并用XRD、TEM、FT-IR和BET等手段对其进行了表征。BET结果表明,共沉淀法和改进的溶胶凝胶法制得的TiO2/Al2O3载体具有较大的比表面积、孔容和较集中的孔分布。XRD结果表明,复合载体经550℃焙烧后,TiO2和Al2O3分别以锐钛矿和-γAl2O3晶型存在,其中沉淀法和改进的溶胶凝胶法制得载体的锐钛矿特征峰宽而尖锐;共沉淀法和溶胶凝胶法制得的载体的锐钛矿特征峰不明显。TEM结果表明,TiO2以纳米级粒子均匀分布在Al2O3表面上,共沉淀法制备出的复合载体中的锐钛型TiO2粒子在-γAl2O3上以单层或亚单层分散;而改进的溶胶凝胶法制备出的复合载体中,锐钛型TiO2和-γAl2O3粒子以更为清晰的橄榄状和絮状形式存在。FT-IR结果表明,4种方法制备出的复合载体的酸性均主要为L酸,仅含微量的B酸。

泡沫镍负载TiO_2和TiO_2／Al_2O_3薄膜的光催化性能研究

以泡沫镍为载体,Al2O3作为过渡中间层,用溶胶-凝胶法在泡沫镍上负载锐钛矿相的TiO2薄膜,制成泡沫金属基的TiO2和TiO2／Al2O3光催化剂,利用XRD和FE-SEM等测试手段对其性质进行表征,用乙醛气体的光催化降解测试其活性．研究表明:泡沫镍负载的TiO2和TiO2／Al2O3薄膜具有良好的光催化活性,特别是TiO2／Al2O3薄膜具有更高的催化活性．这是由于负载的Al2O3过渡中间层增大了载体的比表面积,具有吸附浓缩作用,同时也增加了负载光催化剂的活性位数量．实验表明: TiO2／Al2O3薄膜的光催化活性和稳定性较单一的TiO2薄膜有非常显著的提高．

TiO_2/Al_2O_3复合薄膜的亲水性能研究

采用溶胶 凝胶法制备了TiO2/Al2O3复合薄膜,通过XRD、XPS、UV透射光谱的分析及薄膜表面接触角的测量,研究了Al2O3与TiO2配比、热处理温度、膜厚度等因素对复合膜的亲水性、透光率的影响。结果表明:Al2O3的加入和膜厚度的增加均有利于TiO2薄膜亲水性的改善;热处理温度对TiO2/Al2O3复合膜的亲水性有较大影响,其中经450℃热处理的薄膜亲水性最好;Al2O3的加入未降低复合膜的可见光透光率,其平均透光率大于80%。

共沉淀法制备多孔TiO_2/Al_2O_3纳米复合材料及其光催化性能研究

以TiCl4 为钛源,Al（CH3）3 为铝源,采用共沉淀法制备出了具有高比表面积且热稳性良好的多孔TiO2/Al2O3 纳米复合材料.对合成的材料进行了XRD、SEM、氮气吸附脱附等温曲线测试及光催化性能测试.分析了焙烧温度对材料的结晶度和晶相组成、孔尺寸和比表面积的影响,并重点考察了焙烧温度对光催化性能的影响机制.制备出的材料在800 ℃高温焙烧后,比表面积仍高达50.9m2/g,同时其具有的高度连通的三维孔道结构也能很好地保持.研究发现复合材料中氧化铝的加入将氧化钛由锐钛矿向金红石的相转变温度提高了200～300℃,同时对材料的孔结构也有稳定作用.其中800℃焙烧的样品的光催化性能最好,紫外加可见光照射下,50min内对罗丹明B染料的降解率达81.7%.

Al_2O_3负载TiO_2光催化氧化剂的制备与性能试验

以钛酸四丁酯为钛源、Al2O3为载体,采用浸渍法制备了一系列TiO2/Al2O3复合氧化物光催化剂。以光催化降解甲醛为探针反应,考察了催化剂的光催化活性。并采用XRD、SEM技术对催化剂进行了表征。考察了催化剂的焙烧温度、钛含量、反应温度等因素对甲醛光催化降解率的影响。结果表明:400℃是制备TiO2/Al2O3光催化剂的最佳焙烧温度;在TiO2负载质量为5.0%的复合氧化物光催化剂催化效果最好,甲醛的降解率达到58.4%。随着反应温度的升高,复合氧化物光催化剂的催化性能下降,由25℃时的58.4%的甲醛降解率下降到50℃时的4.8%。

微乳-水热法合成核壳型TiO_2/Al_2O_3纳米粉体

本文采用微乳-水热法一步合成了核壳型TiO2/Al2O3纳米粉体。通过对产物的Zeta电位研究得出制备Ti(OH)4/Al(OH)3核壳前驱体的最佳pH值。并且采用XRD、TEM及SEM等表征方法与普通一步水热法合成的TiO2/Al2O3纳米粉体的晶形晶貌进行比较。结果表明:微乳-水热法能改善颗粒形状和大小,产品的颗粒大小均匀、平均晶粒粒径为13.68nm。

TiO_2/Al_2O_3薄膜对金刚石表面改性研究

采用溶胶涂膜工艺在金刚石表面涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜,并通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、红外光谱仪、掠入式X射线衍射仪、接触角测定仪、Zeta电位分析仪及陶瓷高温物相仪等,对涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜前后的金刚石表面形貌及其性能进行了测定与分析。测定结果表明:选用溶胶涂膜工艺,可以在金刚石表面涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜,两者界面间以C—O—Ti和Ti—O—Al化学键结合;TiO_2/Al_2O_3薄膜的晶型结构主要为锐钛矿、金红石相、γ-Al_2O_3和Al_2TiO_5等物质;涂覆TiO_2/Al_2O_3薄膜后,能有效改善金刚石的表面亲水性能及陶瓷的高温润湿性能。

水热法制备核壳型纳米TiO_2/Al_2O_3粉体的研究

通过一步水热制备TiO2/Al2O3核壳型纳米粉体,并且研究了pH值、水热温度和时间对核壳粉体的影响,最佳的反应条件为:制备前驱体的pH≈9.0,水热温度为260℃,水热保温时间为3.5h。产品的平均晶粒粒径小于20nm。通过XRD,TEM和SEM表征,核壳型纳米TiO2/Al2O3粉体包膜良好,且TiO2/Al2O3添加到水性乳胶漆后能提高其抗老化性能。

气体孔基因法制备多孔TiO_2/Al_2O_3纳米复合材料及其光催化性能研究

本文以TiCl_4为钛源,Al(CH_3)_3为铝源,采用一步合成的气体孔基因法制备出了具有高比表面积且热稳性良好的多孔TiO_2/Al_2O_3纳米复合材料。对合成的材料进行了XRD、SEM、氮气吸附脱附等温曲线测试及光催化性能测试。复合材料中氧化铝的加入提高了二氧化钛的相转变温度并对材料的孔结构有稳定作用,使得合成的材料具有良好的热稳定性,800℃焙烧的样品其比表面积仍高达72.1 m^2g^(-1),介孔尺寸集中在12.7nm左右。原料Al(CH_3)_3既是铝源,也是孔基因分子前驱体,它与水反应释放的CH_4就是内生的气体孔基因分子,孔基因分子的自发释放形成多孔结构。这一方法克服了模板法制备多孔材料的缺陷,同时合成的材料中氧化钛和氧化铝两相混合均匀,使得制备出的材料表现出了优异的光催化性能。800℃焙烧的样品光催化性能最好,光照反应40min对有机染料罗丹明B的降解率达98%。这一基于Al(CH_3)_3的气体孔基因法可以为其他具有工业价值的多孔复合材料的制备提供思路。

TiO_2/Al_2O_3堆栈结构high-k薄膜的制备及性能

采用磁控溅射法制备了TiO_2/Al_2O_3堆栈结构高k栅介质薄膜,研究了不同后处理条件对等效氧化物厚度,界面电荷和界面扩散的影响。实验结果表明:400℃退火后,TiO_2已经结晶,退火可以降低漏电流密度和介电层中的电荷密度。同时,退火使Ti进一步向Al_2O3层扩散,形成TiO_2和Al_2O_3的混合层,Al_2O_3层过薄时不能有效阻挡TiO_2的扩散。

GaAs基多结太阳电池TiO_2/Al_2O_3/SiO_2减反射膜的设计与制备

宽光谱低反射率减反射膜对提高GaAs基多结太阳电池的光电转换效率至关重要。设计和制备了宽光谱TiO_2/Al_2O_3/SiO_2三层减反射膜。理论研究发现,当TiO_2/Al_2O_3/SiO_2三层减反射膜最佳物理厚度为41.74 nm/78.74 nm/94.98 nm时,在350~1 800 nm宽光谱范围内获得最小有效反射率为2.85%。依据理论设计,采用真空电子束蒸发法制备了相应厚度的TiO_2/Al_2O_3/SiO_2三层减反射膜,分光光度计测试结果表明,在350~1 800 nm宽光谱范围内,有效反射率为7.21%,且在485 nm和850 nm波长附近获得反射率极小值4.39%和2.16%。

溶胶／凝胶法制备纳米TiO2／Al2O3

采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2／Al2O3，考察了陈化温度及络舍比对TiO2／Al2O3比表面积及孔结构参数的影响。结果表明，TiO2／Al2O3平均粒径〈70nm，比表面积超过210m^2／g，平均孔径0．8-1．4nm。适当降低陈化温度及加络合剂有利于TiO2／Al2O3粒子的分散。Al2O3的存在提高了TiO2／Al2O3的热稳定性。

纳米TiO2／Al2O3复合薄膜光催化特性研究

以电化学方法合成的Al2O3多孔膜为基体，采用交流电沉积的方法在膜孔中沉积纳米TiO2，制备出纳米TiO2／Al2O3复合薄膜。对TiO2／Al2O3复合薄膜的形貌、结构和组成进行了表征；对TiO2／Al2O3复合薄膜光催化甲基橙溶液进行了研究。结果表明Al2O3／TiO2复合薄膜呈现出较好的光催化活性，电沉积TiO2的时间、热处理温度、选择不同光源照射均对TiO2／Al2O3复合薄膜光催化活性有一定的影响。

液相沉积制备TiO_2/Al颜料及其在自清洁涂料中的应用

以硫酸氧钛和氢氧化钠为主要原料,采用液相沉积法在片状Al粉表面包覆TiO2,制备TiO2/Al颜料,并进一步制得含有该颜料的自清洁涂料。以油酸为污染模拟物,用油酸的分解率作为评价手段,考察反应pH、煅烧温度、涂膜厚度对该涂料自清洁性能的影响。通过XRD仪对颜料结构进行表征,并对颜料的分散性和耐腐蚀性能进行研究。结果表明:在pH为4.5、煅烧温度为600℃条件下TiO2/Al表面的TiO2晶型为锐钛矿型,因而具有最强的自清洁能力。当颜料涂膜厚75μm时,经紫外灯光照3 h后油酸的分解率达到91%。用752S型可见分光光度计于λ=420 nm处分别测得Al粉和TiO2/Al颜料的透光率,来表征其分散性,结果证明Al粉的透光率比TiO2/Al高30%;用浓度0.1 mol/L的HCl溶液进行腐蚀实验,TiO2/Al颜料的耐腐蚀性能显著提高。

La-TiO_2/Al复合薄膜的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了以铝片为载体的掺杂La的TiO2薄膜.以甲基橙模拟有机污染物,研究了焙烧温度、不同光源、光照时间等对其光催化性能的影响.结果表明,400℃的焙烧温度光催化性能最好.在纳米TiO2中掺杂La进行修饰,当掺杂量为0.7%时其光催化效率有了明显的提高.紫外灯照射2h后,催化剂对甲基橙的降解率为97.63%,优于可见光.

磁核制备条件对TiO_2/Al_2O_3-Fe_3O_4光催化磁流体性能的影响

采用低温水热法制备了TiO_2/Al_2O_3-Fe_3O_4光催化磁流体(TAF),考察了制备载体Al_2O_3-Fe_3O_4条件对所制备的TAF理化性质和光催化性能的影响,并进行了表征分析;以初始质量浓度为25 mg/L的苯酚溶液为模拟污染物,对其进行光催化降解以考察其催化活性。结果表明,当Al_2O_3-Fe_3O_4载体的制备条件,原料Al_2O_3、Fe_3O_4的摩尔比4:1,p H为7,焙烧温度400℃,保温时间60 min,同时添加20 m L 0.1 mol/L的十二烷基苯磺酸钠时,所得TAF具有最佳的光催化效率。当光催化反应时间为120 min时,TAF以Ti O_2计的质量浓度为1 g/L时,苯酚的降解率达到81.2%;并具有良好的磁回收性能。

浓度对Al掺杂TiO_2电子结构影响的第一性原理计算

运用第一性原理超软赝势方法计算了不同Al掺杂浓度对TiO2能带结构、分波态密度、光吸收谱图的影响。计算结果表明:Al原子进入TiO2晶格后,晶胞体积减小;随着掺杂浓度的增大,禁带宽度减小,吸收带边红移越来越明显;不同掺杂浓度下,虽然Al的3s和3p轨道对导带和价带贡献较小,但对TiO2可见光吸收能力大有改善;在波长为100~280nm处,Al掺杂TiO2的紫外光吸收能力有所降低,波长为450~1000nm时,TiO2的可见光吸收能力明显增强。对比四种不同掺杂浓度下TiO2的光催化活性,发现浓度为9%左右时催化效果更好一些。

Al掺杂TiO_2介孔材料的合成、表征和光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源、十八水硫酸铝为铝源、三乙醇胺为模板剂,采用研磨-溶胶技术合成了Al掺杂的TiO2介孔材料,并利用XRD、EDS、TEM、BET、UV-vis和IR等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及光学性能。结果表明:Al掺杂能够减小TiO2光催化剂的粒径,提高介孔TiO2的热稳定性;Al掺杂TiO2介孔材料的平均孔径为4.5 nm,比表面积达到110.2 m2/g;相比商用P25和介孔TiO2,Al掺杂介孔TiO2的吸收边发生红移,对初始浓度为20 mg/L的甲基橙进行催化降解1 h后,其降解率达到92.5%。

N-Al共掺杂TiO_2电子结构及光学性质的理论研究

应用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究N和Al单掺杂和共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构、能带结构、态密度及光学性质。结果表明,掺杂后TiO2的晶格常数、原子间的键长、晶胞体积都发生了不同程度的变化;单掺杂和共掺杂均使得禁带宽度减小,而且位于价带和导带之间的杂质能级能够捕获由价带跃迁至导带的电子,减少光生载流子的复合率,提高TiO2的光催化性能;与单掺杂相比,共掺杂能级分裂较明显,吸收光谱红移幅度更大。