TiO_(2)-SiO_(2)二元气凝胶空气净化涂层制备及性能

为解决室内甲醛净化用气凝胶复合涂料催化效率低的问题,通过非超临界干燥和溶胶-凝胶法制备TiO_(2)-SiO_(2)凝胶球,最终制备出TiO_(2)-SiO_(2)二元气凝胶空气净化涂料.基于此,分析了TiO_(2)-SiO_(2)凝胶球的表面形貌、孔结构和特征谱图,并利用光催化/吸附法测定N_(2)吸附-脱附曲线.实验表明,微米级的TiO_(2)-SiO_(2)气凝胶球为透明轻质固体,直径约为1.5 mm,孔的直径分布范围5~22.5 nm,吸附/光催化协同作用使其对甲醛的去除率可达87.2%.

复合TiO_(2)-SiO_(2)光催化剂的制备及性能研究

以SiO_(2)气凝胶为载体,采用溶胶凝胶法制备出复合TiO_(2)-SiO_(2)光催化剂。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射图谱和比表面积测定等分析手段对复合光催化剂进行表征。结果表明,TiO_(2)微粒均匀搭载在SiO_(2)气凝胶的表面,复合光催化剂具有丰富的空间孔结构和良好的比表面积。在单因素实验和响应面优化实验基础上得出制备复合光催化剂的最佳工艺条件为:正硅酸乙酯(TEOS)和水的用量比(V/V)为4∶1,悬浮液中TiO2的浓度为2.21 g/L,溶胶凝胶时间为3.11 d;最优工艺条件下制备的复合光催化剂对10 mg/L的亚甲基蓝溶液进行24 h降解处理,去除率达到99.1%。

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-凝胶法制备氟硅烷/TiO_(2)-SiO_(2)复层薄膜及氟硅烷厚度对其耐蚀性的影响

采用适用于大面积制备的感光溶胶-凝胶法在20钢表面制备格点直径为10μm、高约为0.5μm的TiO_(2)-SiO_(2)点阵,并在该点阵上涂敷不同厚度的氟硅烷薄膜,研究氟硅烷厚度对复层薄膜耐蚀性的影响规律。研究发现,在保证氟硅烷成膜质量前提下,膜层越厚,得到的氟硅烷/TiO_(2)-SiO_(2)点阵复层薄膜的超疏水性越明显。奈奎斯特曲线中也显示这样的样品Rct值越大,能有效阻止样品被腐蚀。进一步通过浸泡实验可以得出,随着氟硅烷厚度的增加,样品表面的耐蚀性增强,但当氟硅烷厚度超过一定阈值时,会降低其在点阵上的成膜性,导致成膜质量过差,20钢失去了氟硅烷的保护,样品腐蚀相对严重。该研究为20钢及其类似碳钢的腐蚀与防护提供了一种新的思路和方法,明确了复层防护膜层制备技术以及氟硅烷厚度对复层薄膜耐蚀性的影响规律。这种材料和制备技术有望在热力管道、油气管道领域推广应用。

溶胶中Ti和Si物质的量比对TiO_(2)-SiO_(2)涂膜耐腐蚀性的影响

为提升20^(#)钢板的耐腐蚀性,采用溶胶凝胶法在20^(#)钢板表面制备了TiO_(2)-SiO_(2)涂膜,研究了溶胶中Ti与Si物质的量比对涂膜制备及其耐腐蚀性的影响规律。通过激光共聚焦显微镜、扫描电镜观察涂膜的表面微观结构,通过X射线衍射表征涂膜的晶体结构,采用能谱仪测定涂膜表面化学成分,通过紫外-可见吸收光谱表征涂膜对亚甲基蓝的降解作用等。结果表明:溶胶中Ti与Si物质的量比对20^(#)钢板表面润湿性、有机物降解性和耐腐蚀性的影响很大。随着TiO_(2)-SiO_(2)涂膜中SiO_(2)成分的增加,材料由亲水性向疏水性转变,同时其耐腐蚀性提升,当溶胶中Ti与Si物质的量比为1∶1时,制备的TiO_(2)-SiO_(2)涂膜拥有最优的耐腐蚀能力,经95℃的3.5%NaCl溶液浸泡48 h后,涂覆有TiO_(2)-SiO_(2)膜层的20^(#)钢样品未被腐蚀,几乎保持浸泡前的形貌。

不同金属离子掺杂TiO_(2)-SiO_(2)气凝胶光催化降解啶虫脒的研究

利用溶胶凝胶法制备掺杂了金属离子W、Sn、V的TiO_(2)-SiO_(2)气凝胶材料.采用了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、氮气吸附−脱附分析和紫外−可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对样品进行了表征.结果发现,通过金属离子的掺杂可以使TiO_(2)-SiO_(2)气凝胶具有更为蓬松的结构.在紫外光照射下对样品进行光催化降解啶虫脒的实验,结果表明,Sn掺杂的TiO_(2)-SiO_(2)气凝胶表现出最好的光催化降解效果,光照2 h后啶虫脒的降解率可以达到100%.通过电子顺磁共振波谱仪(EPR)证实光催化过程中在催化剂表面生成了羟基自由基(•OH).对其中间产物进行分析后,得出•OH自由基作为攻击底物的主要氧化剂,通过羟基化、吡啶环结构和断键,经过氧化和水解等过程后得到氯烟酸和乙酸等分解产物的实验机理.

TiO_(2)掺杂对CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)系玻璃结构和性能的影响

采用传统熔体冷却法制备TiO2掺杂量(物质的量分数)为0~5.0%的CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(CAS)系玻璃,研究了TiO_(2)掺杂量对该玻璃微观结构、热稳定性、弯曲强度的影响规律。结果表明:TiO_(2)在CAS系玻璃网络中主要以[TiO_(5)]单元的形式存在,随着TiO_(2)掺杂量的增加,玻璃中的[TiO_(5)]单元和Ti-O-Si键数量先增加后降低,玻璃网络中的桥氧数量先增多后减少,玻璃的光学带隙先增大后减小,且均在TiO2掺杂量为4.0%时达到最大值;随着TiO_(2)掺杂量的增加,CAS系玻璃的热稳定性和弯曲强度均先提高后降低,当TiO_(2)掺杂量为4%时综合性能最好,此时玻璃化转变温度、弯曲强度和光学带隙分别为798.24℃,95.58 MPa,3.75 eV。

热处理温度对TiO_(2)-SiO_(2)复合气凝胶形貌、结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶法结合常压干燥技术,以钛酸丁酯和甲酰胺分别为钛源和化学干燥添加剂,在不同温度进行热处理制得了TiO_(2)-SiO_(2)复合气凝胶;利用XRD、SEM、EDS、BET、红外、TG-DTA分析等表征方法对样品的结构和形貌进行分析,并在紫外光照射下测试了样品对甲基橙溶液的光催化降解效率.结果表明:当热处理温度为700℃时,所制备的TiO_(2)-SiO_(2)复合气凝胶孔径分布均匀,对甲基橙的降解率高达83%.

基板表面粗糙度对TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜制备及耐蚀性影响研究

本研究采用溶胶凝胶法在20#钢基板表面制备了TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜。研究了基板表面粗糙度对复合膜制备及其耐蚀性的影响。结果表明,基板表面粗糙度太大,不利于凝胶铺展成膜;而表面粗糙度太小,对凝胶膜缺少锚固作用,在干燥及热处理时容易缩膜,导致膜层破裂。当基板表面粗糙度接近1.379μm时,获得的TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜成膜质量最高。对应试样极化曲线研究发现该样品的腐蚀电位最高、腐蚀电流最小;经48 h浸泡实验后,该试样膜和基板均未被腐蚀,表明所获膜具有良好的保护性,使20#钢拥有了较高的耐蚀性。

高稳定性金红石型TiO_(2)-SiO_(2)载体的制备及表征

采用均匀沉淀法制备金红石TiO_(2)纳米颗粒,再通过溶胶-凝胶法制备一系列不同TiO_(2)含量的金红石型TiO_(2)-SiO_(2)纳米复合物载体,利用比表面积及孔径分析仪、XRD、SEM、FT-IR、UV-vis DRS等对载体结构进行表征,考察TiO_(2)-SiO_(2)载体的高温稳定性。结果表明,TiO_(2)-SiO_(2)载体具有较大的比表面积和典型的SiO_(2)凝胶孔结构,其中的TiO_(2)晶型和晶粒尺寸与纯TiO_(2)相同。高温焙烧后,与纯TiO_(2)发生严重烧结相比,TiO_(2)-SiO_(2)载体表现出优异的高温稳定性,复合材料中的SiO_(2)发生轻微烧结,比表面积和孔容基本不变,其中的TiO_(2)仍保持高分散性,晶粒尺寸不变。TiO_(2)-SiO_(2)载体中未生成Ti-O-Si化学键,而且复合结构对金红石TiO_(2)的能带结构影响较小,TiO_(2)和SiO_(2)只是纳米尺度上的混合,所以SiO_(2)的空间结构是提高TiO_(2)颗粒高温稳定性的主要原因。

复合溶胶感光机理及点阵防腐涂层制备

为提升20钢的耐腐蚀性,基于感光微细加工原理,采用溶胶凝胶法在20钢表面制备了具有疏水性的TiO_(2)-SiO_(2)点阵涂层,重点研究了TiO_(2)-SiO_(2)复合溶胶的感光机理,并对比了受TiO_(2)点阵涂层、TiO_(2)-SiO_(2)点阵涂层和平铺底层/TiO_(2)-SiO_(2)点阵涂层保护的20钢的耐腐蚀性。结果表明:TiO_(2)-SiO_(2)溶胶对330~380 nm紫外光具有优秀的感光能力,感光后的Ti4+金属鳌合物在有机溶剂中的溶解度急剧降低,因此,采用感光溶胶凝胶技术可以获得结构完整的TiO_(2)-SiO_(2)点阵涂层,使材料由亲水性向疏水性转变,并且耐腐蚀性大幅度提升,其中平铺底层/TiO_(2)-SiO_(2)点阵涂层经盐雾试验后表面没有任何腐蚀痕迹,对20钢板有很强的保护能力。

以sol-gel技术制备太阳能减反射涂层

着重介绍了sol-gel(熔胶-凝胶)技术大面积、工业化制备高硬度、耐摩擦太阳能减反射涂层的意义、原理和方法,并从其作为商品工业化的角度,介绍了SiO_2单层膜系和TiO_2-SiO_2双层膜系太阳能减反射涂层生产工艺、设备及环境要求等,给出了部分商业化减反射涂层的性能特征等技术参数。