电子束辐照与离子注入技术在光催化用TiO_2膜表面改性中的应用

用电子束辐照法在TiO2薄膜表面沉积Ag,Pt纳米颗粒,或对TiO2薄膜进行V+或Cr+离子注入,以提高TiO2薄膜的光催化效率,并将其响应波段拓展到可见光区域。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)技术研究了改性TiO2薄膜。结果表明,电子束辐照可在TiO2薄膜表面形成纳米颗粒,注入离子分布于整个TiO2薄膜。光催化实验表明,这两种改性技术都能有效地提高TiO2薄膜在可见光下的光催化能力。

应用射线束制备可见光响应的TiO_2薄膜

由溶胶-凝胶法制备了TiO2薄膜.为了改善TiO2对光的利用效率,采用过渡金属离子(V+和Cr+)注入和电子束辐照沉积贵金属纳米颗粒(Ag和Pt)两种射线束技术对TiO2薄膜进行改性.紫外-可见光谱表明,两种射线束技术改性的TiO2薄膜的吸收光谱都发生了红移,说明这两种方法都是拓展TiO2吸收光谱的有效手段.通过光催化降解甲基橙实验,比较了两种方法对TiO2可见光光催化能力的拓展情况,结果表明,两种方法均可显著提高TiO2在可见光作用下的光催化活性.

电子束辐照制备Pd/TiO_2光催化薄膜

用电子束辐照浸泡在浓度分别为1×10-5、1×10-4、1×10-3、1×10-2和1×10-1mol/L的PdCl2溶液中的TiO2薄膜,在TiO2薄膜表面形成Pd纳米颗粒。通过X射线衍射(X-ray diffractometry,XRD)、场发射扫描电镜(Field emission scanning electron microscope,FESEM)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和紫外可见(Ultraviolet visible,UV-Vis)吸收光谱对辐照后的Pd/TiO2薄膜进行表征。分析表明,TiO2薄膜表面上沉积了直径20-50nm的颗粒,为面心立方结晶的金属Pd;Pd/TiO2薄膜的UV-Vis光谱吸收边向可见光方向发生了偏移。用甲基橙作为光催化降解反应物,研究了Pd/TiO2薄膜分别在紫外光、可见光作用下的光催化降解效率。结果表明,Pd/TiO2薄膜的光催化能力显著地提高,在紫外光、可见光作用下的光催化效率分别提高了2.25倍和3.4倍。

等离子体对聚酰亚胺表面的改性研究

聚酰亚胺膜(PI)是一种特殊的功能性薄膜,缺点是与金属膜层结合力很差,表面处理是一种提高PI膜和金属膜层结合力的非常有效方法.本文结合MEVVA(金属真空蒸汽离子源)离子注入技术和磁过滤沉积技术对PI膜表面进行改性处理;经4.5×1015 cm-2注量的Ni离子注入后,PI膜层表面形貌变化很小,经FTIR分析表面的苯环,酰亚胺环等特征吸收峰强度未有变化,即未造成表面的键断裂等损伤.经4.5×1015 cm-2 Ni注入(10kV)+10nm Ni沉积+4.5×1015 cm-2 Ni注入(12kV)+100nm Ni沉积处理后的膜表面形貌发生了较大的变化,形成表面不再平整的过渡层,这过渡层和聚酰亚胺膜有机结合在一起形成了混合钉扎状态,即过渡层和聚酰亚胺表面膜层发生化学作用,这点从膜层剥离后PI膜的特征吸收的消失可以得到直接验证.还利用SRIM和TRIDYN理论模拟计算了10kV的3种不同注量的Ni离子注入PI膜层的射程以及浓度随着深度的变化曲线,比较直接的显示了Ni离子富堆积深度为17.5nm.

利用Matlab计算螺线管内磁场分布研究

主要利用Matlab软件对磁过滤弯管内和喇叭形管内的磁场分布及强度进行了理论计算,计算结果表明:90°磁过滤弯管内部磁场分布不均匀,中间磁场强,两端磁场弱,在磁过滤弯管出口处磁力线发散;喇叭形内磁场分布也不均匀,也是中间磁场强,两端磁场弱,磁场由上端经过喇叭形的线圈后并不能扩展至整个喇叭形管,磁力线局限于以上端口圆为半径的圆柱体内.

C和金属(Mo,Ti)离子双注入H13钢抗腐蚀纳米丝状结构的形成

用多次扫描电位法研究了金属Mo和Ti与C离子双注入和 2种元素注入的顺序对抗腐蚀特性的影响 ,研究了抗腐蚀纳米相生成的条件 ,首次观察到细丝状纳米碳化物镶嵌相的形成 ,以及这些相对抗腐蚀特性的作用 ,并对其改性机理进行了讨论 .扫描电子显微镜观察表明 ,抗腐蚀的细丝状纳米碳化物镶嵌相与双注入的注入次序有密切的关系 ,这种相仅出现在碳为最后的双注入中 .特别可贵的是这种细丝状纳米碳化物镶嵌相也能有效地提高抗点蚀特性 .

阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列及其表征

采用阳极氧化法在钛金属表面制备出致密有序的TiO2纳米管膜层.利用FESEM、XRD方法研究了不同阳极氧化时间、电解液组成以及退火对TiO2纳米管形貌的影响.讨论了TiO2纳米管的形成机制.

基于多功能层TiO2薄膜增强染料敏化太阳能电池性能

利用粒径为20和200nm TiO2在导电玻璃表面制备光阳极的光透明层薄膜、混合层薄膜以及散射层薄膜,通过有效地调整3种薄膜结构进而制备了染料敏化太阳能电池.研究表明,多功能层TiO2膜结构大幅度地提升了光电流,而且电子在多功能层TiO2膜内的界面传输阻抗较低.将3种薄膜有效结合并控制其厚度,可以有效地提高染料敏化太阳能电池的性能,在AM1.5,光强度为100 mW·cm-2的条件下,染料敏化太阳能电池光电转化效率可以提升至5.29%,电流密度达到11.7mA·cm-2.

线性缀加平面波法计算掺杂钨和钒锐钛矿二氧化钛的电子结构

利用基于密度泛函理论的线性缀加平面波(LAPW)法,计算未掺杂和掺杂钨和钒的锐钛矿TiO_2晶体的能带和电子态密度.计算结果表明,钨和钒的掺杂能够使锐钛矿TiO_2的能带明显变窄.

Tm(0.1)Yb(10.9)氟氧化物玻璃的直接上转换敏化发光

本文首次研究了Tm(0 1)Yb(10 9)氟氧化物玻璃在 96 6nm半导体激光激发下的直接上转换敏化发光现象。测量发现存在很强的 1G4 → 3 H6的 474nm三光子和较弱的1D2 →3 H6的 36 2nm ,1D2 →3 F4 的 45 2nm ,1G4 → 3 F4 的 6 5 0nm三光子以及3 F3 → 3 H6的 6 81nm二光子上转换发光。

二氧化钛纳米管阵列的制备及光催化效果的研究

用阳极氧化法制备出高度致密、有序的TiO2纳米管阵列.利用SEM和XRD表征分析纳米管阵列的形貌和结构.分析结果表明:经过450℃退火后的TiO2晶相结构为夹杂少量金红石相的锐钛矿相.以甲基橙在水溶液中的光催化降解为实例,分别研究了TiO2纳米管阵列在可见光和紫外光激发下的光催化性能.实验结果表明:该阵列在紫外光激发下有较高的光催化效率,但在可见光照射下产生降解效果不太明显.

V^+注入TiO_2光催化薄膜的性能研究

采用V+注入方法制备了能够吸收可见光的TiO2薄膜。紫外-可见光谱表明,随着V+注入量的增加,TiO2薄膜的光学带隙宽度减小。对注入后的TiO2薄膜退火可进一步减小光学带隙宽度。荧光光谱和可见光光催化实验表明,V+注入量为1×1016/cm-2时,TiO2薄膜有最佳可见光光催化降解能力。

离子注入制备锐钛矿型Fe：TiO2薄膜紫外光、可见光和自然光催化效果研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米Ti O2薄膜,然后用金属蒸汽真空弧（metal vapour vacuumarc,MEVVA）离子注入机注入从6×10^15～6×10^16cm24种注量的Fe离子,制备复合纳米Fe：Ti O2薄膜.用UV-Vis透射光谱和XRD对催化剂进行了表征.对薄膜在紫外光、可见光和自然光下降解甲基橙的光催化脱色效果进行了研究.

MEVVA离子注入铁镍银对DSSCs光电性能的影响

利用MEVVA技术分别将金属Fe、Ni、Ag离子注入进DSSCs结构中作为电荷传输层的TiO_2膜,表征了各金属离子注入后TiO_2膜表面形貌及晶相结构,研究了DSSCs注入前后光电性能及电池内部界面的电荷传输变化。能带理论分析显示,金属离子注入后,TiO_2能带结构发生变化,并在其禁带中引入了杂质能级,不仅优化了TiO_2导带与染料LUMO能级匹配度,而且杂质能级为电荷的传输提供了额外传输"通道",从而降低了电荷传输过程中的复合率。DSSCs光电性能测试结果显示,与未注入的DSSCs相比,Fe、Ni、Ag离子注入DSSCs的光电转化率分别提高了13.6%、12.7%、34.2%。

钨和碳双注入H13钢抗磨损和抗腐蚀特性

首次研究了钨和碳双注入对抗磨损和抗腐蚀特性的影响 ,研究了抗磨损和抗腐蚀相生成的条件 ,以及这些相对抗磨损和抗腐蚀特性的作用 ,并对其改性机理进行了讨论。实验结果表明 ,钨和碳双注入H13钢可在注入层中形成超饱和的钨和碳原子浓度。因此在注入层中形成钨的碳化物WC和W2 C相、合金相Fe2 W和Fe2 W6C等 ,这些弥散相不但可以使注入层强化 ,而且也可增强表面磨损和抗腐蚀特性 ;钨和碳双注入具有钨和碳单注入的特性 ,所以能进一步地提高H13钢的抗腐蚀性 ,随着W和C注入剂量的增加 ,抗磨损和抗腐蚀特性进一步提高 ;抗磨损特性可改善 2倍。双注入样品抗腐蚀特性也有明显地提高 ,如样品W5C8的腐蚀电流峰值密度Jp 经 5 5个周期腐蚀后 ,其值是H13钢Jp 的 1/ 2 6 .7～ 1/ 33 .3,而钨样品C5W5经过 88个周期腐蚀后 ,其值是H13钢的 1/ 16～ 1/ 2

氟化锂(镁铜磷)元件的剂量学特性研究

目的 考查GR 2 0 0A型LiF :Mg,Cu ,P(氟化锂∶镁 ,铜 ,磷 )元件在常规剂量监测中的适用性。方法 使用RGD 3A型热释光测读仪对元件的有关剂量学特性进行检测。结果 元件分散性误差为 4%;2mGy～ 17mGy范围内 ,元件的剂量响应具有很好的线性 ;元件的重复性偏差为 2 %;32 0℃退火时 ,元件灵敏度最低 ;测量结果基本不受加热速率的影响。结论 该LiF∶Mg ,Cu ,P热释光元件完全符合个人剂量常规监测要求。

磁过滤真空电弧沉积系统中阴极表面磁场分析研究

在有限元模型基础上,运用ANSYS软件对阴极真空电弧沉积系统中阴极表面磁场分布以及传输导管内部磁场进行了模拟计算,研究了阴极表面附近磁场分布对于电弧稳定性和等离子体输运效率的影响.计算和试验结果表明,调节阴极后部的永磁铁至合理位置以及在阳极筒外侧加聚焦线圈两项措施均能够改变阴极表面磁场分布.而对阴极表面磁场的合理优化有利于电弧稳定,并能极大地提高等离子体传输效率,对于提高沉积效率具有重要意义.

C和Mo双注入H13钢纳米结构和抗腐蚀特性

用多次扫描电位法研究了C +Mo双注入和两种元素注入的顺序对抗腐蚀特性的影响 ,研究了抗腐蚀相生成的条件 ,观察到细丝状纳米碳化物镶嵌相的形成 ,以及这些相对抗腐蚀特性的作用 ,并对其改性机理进行了讨论 .实验结果表明 ,在C+Mo双注入H1 3钢中 ,生成了含Fe2 Mo,FeMo合金相和MoC ,Mo2 C ,MoCx ,FeMo2 C ,Fe2 C ,Mo和MoO等的表面钝化膜 .双注入则具有C和Mo单注入双重优点 ;可有效地提高H1 3钢的耐腐蚀性和抗点蚀特性 ;效果比Mo单注入更好 ,与C +Mo双注入注入次序相反的Mo+C双注入生成的钝化膜抗腐蚀性更强 .特别可贵的是这种注入能有效地提高抗点蚀特性 .

基于原子发射光谱的TiC等离子体沉积诊断

对通过磁过滤阴极真空弧(FCVA)获得的高密度、高离化率的等离子体进行诊断。为研究C2H2气流量对磁过滤阴极弧产生的等离子体的影响,采用原子发射光谱(OES)法对FCVA沉积过程中产生的Ti C等离子体进行诊断。利用Saha-Boltzmann方法对不同气流量下等离子体的参数进行计算,并对等离子体产生过程中的谱线强度随气流量变化的机制进行研究。结果表明,等离子体电离度较高,约为0.8左右且随气流量的变化不大;电子温度和电子密度分别在1×10~4～2×10~4K和10^(23)～10^(24)m^(-3)范围内变化,且随着气流量的增加呈现出先增大后减小的变化趋势;Ti粒子谱线相对强度随气流量的变化不大,表明Ti粒子大部分在阴极弧斑附近被离化。