直流反应溅射TiO2薄膜的制备及其性能研究

采用直流反应磁控溅射的方法,溅射高纯钛靶在ITO石英衬底上制备了TiO2薄膜.用XRD、Raman光谱、AFM和紫外-可见光分光光度计分别测试了TiO2薄膜的结构、表面形貌和紫外-可见光透射谱,研究了工艺因素中溅射气压、氧氩比和退火温度对薄膜结构的影响.采用C(胶)/TiO2/ITO三层结构研究了锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应.实验结果表明:较低的溅射气压、合适的氧氩比和较高的退火温度有利于锐钛矿TiO2薄膜的结晶.在2 V的偏压下,锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应上升迟豫时间约为3 s,稳定光电流可达到2.1 mA,对紫外光的灵敏性和稳定的光响应表明TiO2薄膜有可能成为一种新的紫外光探测器材料.     

直流反应溅射TiO2薄膜的制备及其性能研究

采用直流反应磁控溅射的方法,溅射高纯钛靶在ITO石英衬底上制备了TiO2薄膜.用XRD、Raman光谱、AFM和紫外-可见光分光光度计分别测试了TiO2薄膜的结构、表面形貌和紫外-可见光透射谱,研究了工艺因素中溅射气压、氧氩比和退火温度对薄膜结构的影响.采用C(胶)/TiO2/ITO三层结构研究了锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应.实验结果表明较低的溅射气压、合适的氧氩比和较高的退火温度有利于锐钛矿TiO2薄膜的结晶.在2 V的偏压下,锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应上升迟豫时间约为3 s,稳定光电流可达到2.1 mA,对紫外光的灵敏性和稳定的光响应表明TiO2薄膜有可能成为一种新的紫外光探测器材料.     

纳米TiO2薄膜的低温制备与光谱特性研究

以钛酸丁酯为原料,采用改进溶胶-凝胶法,通过浸渍-提拉工艺在低温条件下制备了锐钛矿纳米TiO2薄膜。利用X射线衍射、紫外-可见光吸收光谱、傅里叶变换红外光谱对所制备的TiO2薄膜的晶型结构和光谱特性进行了分析,并利用紫外光照降解亚甲基蓝溶液来评价所制备薄膜的光催化活性。结果表明:经过陈化和水浴处理后,钛酸丁酯完全水解,所得TiO2薄膜为锐钛矿结构,对紫外光表现出较强的吸收特性。低温水浴处理有利于提高薄膜的光催化活性。     

稀土元素掺杂TiO2薄膜的制备及其光学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备得到Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜,XRD分析表明薄膜结晶性能良好,具有锐钛矿晶型。薄膜表面AFM分析表明,薄膜的晶粒具有纳米尺寸。采用紫外-可见分光光度计对掺杂和未掺杂的TiO2薄膜进行紫外-可见吸收光谱分析,表明Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜在紫外光区吸光度有所提高,同时在可见光区光吸收范围出现了红移,相同掺杂浓度的Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜,前者在400~450nm的可见光区具有更高的吸光度。     

用于紫外光电导探测器的TiO2薄膜研究

采用直流反应磁控溅射的方法,制备了TiO2薄膜。用X射线衍射,原子力显微镜(AFM)和紫外-可见光分光光度计分别测试了TiO2薄膜的晶体结构、表面形貌及其紫外-可见光吸收谱,采用C／TiO2／ITO三层结构制备了TiO2光电导型紫外探测器,研究了它的光响应。初步实验结果表明：TiO2薄膜在4W的紫光灯辐射下,光电流可达2．1mA,10min的辐射时间内,光电流基本保持稳定,可见TiO2薄膜对紫外光有较高的灵敏度和稳定性,可作为一种良好的紫外光探测材料。     

纳米TiO2薄膜微阵列电极的制备与紫外光电阻特性表征

采用溶胶凝胶法在叉指型微阵列电极表面制备了TiO2纳米薄膜，并对薄膜形貌、厚度以及溶胶粒子尺寸进行了表征，研究了温度、紫外光照对纳米TiO2薄膜微阵列电极的电阻的影响。结果表明，溶胶粒子平均粒径在9nm，单次提拉制备的TiO2纳米薄膜膜厚为120nm，两次提拉薄膜厚度200nm，纳米TiO2薄膜微阵列电极电阻呈现半导体特性，大气环境中，紫外光照下纳米薄膜微电极的低温电阻较无光照时明显减小，表现出紫外光敏感特性。随着温度的升高，紫外光照下的电阻与无光照时电阻差值逐步减小，表明温度对纳米薄膜电阻有更大的影响。     

二氧化钛催化光降解聚对苯二甲酸乙二酯的研究

利用原位聚合法合成PET/TiO2复合材料.通过分析PET/TiO2复合薄膜在紫外光降解过程中的质量和表面形态的变化情况,研究了锐钛矿型二氧化钛对PET光氧化降解性能的影响.结果说明,在试验范围内,在253.9nm的紫外光照射的光降解实验中,锐钛矿型TiO2的含量越高,PET/TiO2复合薄膜的质量损失率就越高;同时,紫外光照射试样288h之后,由SEM照片发现复合材料表面损伤程度也随着TiO2含量的升高而越发严重.这说明,锐钛矿型TiO2对PET的光氧化降解具有催化作用,而且含量越高催化作用就越强.     

La掺杂对TiO_2薄膜性能的影响

用溶胶-凝胶法制备TiO2以及La掺杂TiO2的前驱体凝胶,将其均匀旋涂不同层数制备出不同厚度的薄膜,研究了La掺杂对TiO2薄膜结晶性能,表面形貌,光学特性和亲水性能的影响.结果表明:在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜;随着La掺杂量的增加,薄膜中TiO2晶粒会变大,同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移.掺La的TiO2薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品,主要原因是到达表面的活性载流子相对减少.一方面,大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长,电子一空穴对的复合几率也随之变大;另一方面,未完全替代Ti的La可能成为光生电子一空穴对的复合中,因此,通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角. 能,表面形貌,光学特性和亲水性能的影响.结果表明:在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜;随着La掺杂量的增加,薄膜中TiO2晶粒会变大,同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移.掺La的TiO2薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品,主要原因是到达表面的活性载流子相对减少.一方面,大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长,电子一空穴对的复合几率也随 变大;另一方面,未完全替代Ti的La可能成为光生电子一空穴对的复合中,因此,通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角     

退火温度对溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的结构和光学特性的影响

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法分别在氧化硅和石英衬底上制备TiO2薄膜,并以不同的退火温度保温30min。通过采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及紫外-可见分光光度计,对TiO2薄膜的结构和光学性能进行了详细分析,并且进行了对甲基橙的降解实验。研究结果表明,随着退火温度的升高,薄膜的晶相由锐钛矿向金红石转变,转变温度在700～800℃之间。在该转变过程中,薄膜结晶程度良好,800℃时薄膜表面平整无开裂;随着热处理温度的升高,TiO2薄膜的吸收峰蓝移,紫外区吸收范围扩大。在800℃退火时,薄膜中所含锐钛矿TiO2为31.4%(质量分数)。此时薄膜表现出最高的甲基橙降解率。     

纳米晶TiO2薄膜的制备、表征及其光催化性能的研究

采用sol-gel法制备TiO2薄膜。用XRD、UV－vis、AFM对其结构、光谱吸收及表面形貌进行了表征。以具有典型偶氮染料结构的甲基橙水溶液为目标反应物，对膜的光催化性能进行了研究。结果表明，在普通玻璃衬底上得到了比较好的锐钛矿型TiO2薄膜，其紫外吸收谱带拓宽，该膜对低浓度甲基橙有较好的光催化降解功能。     

钠离子对TiO_2薄膜结构及其光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法在不同玻璃基板上制备TiO2薄膜,并通过降解浸渍在薄膜表面的甲基蓝来评价其光催化活性。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱等研究了晶型、表面元素分析和光吸收性能。并采用平行电极法测定TiO2薄膜的光电流,研究了薄膜表面载流子的复合情况。结果表明,薄膜的催化性能主要与基板热扩散到薄膜中的Na+和晶相相关。Na+抑制锐钛矿相TiO2的形成,并且在一定条件下促进由锐钛矿向金红石相的转变。Na+的扩散对TiO2晶粒尺寸影响不大。重要的是,扩散至薄膜的Na+不仅影响TiO2薄膜的晶相转变,而且成为光生电子与空穴的复合中心,同时影响其光催化活性。     

Ag/TiO2光催化薄膜清除乙烯气体的研究

乙烯对果蔬的生长有积极的作用,它可以促进果蔬的成熟,使其变得香甜可口。但果蔬成熟后乙烯的存在又可以加速果蔬的熟化程度,使其变得脆弱、易腐烂。因此,清除乙烯将对果蔬保鲜产生积极的影响。本文采用溶胶一凝胶方法制备了TiO2及Ag／TiO2薄膜。利用气相色谱法通过在自制的反应器内进行检测清除乙烯的实验,比较了TiO2薄膜和Ag／TiO2薄膜的光催化清除乙烯性能。结果发现,TiO2薄膜有较好的光催化清除乙烯性能,掺杂适量的Ag后,Ag／TiO2薄膜有更好的清除乙烯性能。本文还用XRD、SEM对TiO2及Ag／TiO2薄膜的形貌、物相结构、颗粒尺寸进行了表征分析并对实验结果进行了讨论。     

AFM研究TiO_2纳米颗粒的聚集行为

采用原子力显微镜(AFM)研究了TiO_2颗粒在不同介质条件下的聚集行为.结果表明,TiO_2的聚集存在两重行为即大颗粒间的弱聚集和晶粒间的强聚集.超声条件下,水中可以打开大颗粒间的弱聚集而不能打开强聚集,但是在同样条件下通过选择含有单供电子的分子如丁酮或三乙胺为介质,可以打开强聚集得到单个晶粒.结合介质的分子结构,提出了TiO_2的聚集源于表面不饱和配位原子的氢键及配位的作用机理.对理解底端向上策略组装纳米晶粒和避免纳米颗粒在应用中存在的聚集问题有重要意义.     

光催化TiO2薄膜的溅射沉积技术

采用直流反应溅射技术可以制备出具有光催化作用的TiO2薄膜.这种TiO2薄膜经紫外光辐照后,可以分解有机物以及降低水和TiO2薄膜表面之间的接触角.然而,普通的直流反应溅射在制备介质膜时,普遍都存在着工艺不稳定、沉积速率低的问题,所以它不适合于工业化生产.脉冲磁控溅射与直流磁控溅射相比,它在基体表面附近具有较高的等离子体密度以及带电粒子具有较高的能量,这对于TiO2在低温下结晶十分有利.此外,采用双极脉冲模式生长的TiO2薄膜,它的光催化特性要优于单极脉冲模式.这种双极脉冲溅射并结合等离子体发射监控(PEM),使得工艺稳定性得到了改善,沉积速率亦得到了提高.     

TiO2/SnO2复合薄膜光诱导超亲水性机理的XPS研究

利用X射线光电子能谱仪对用溶胶-凝胶法制备的TiO2/SnO2复合薄膜的表面化学状态进行分析,结果表明:热处理及紫外光照前后,薄膜表面的化学状态均发生了变化,薄膜表面的碳氧或过氧化物基团增加,这些基团具有较强的活性,通过氢键和水中的极性基团作用,产生超亲水性.此外,掺杂SnO2提高了TiO2/SnO2复合薄膜的表面能,改变了薄膜表面的化学结构,使TiO2薄膜获得了较好的亲水性能和催化活性.     

透明纳米TiO2薄膜的制备及其紫外光电特性研究

采用溶胶-凝胶法于ITO导电玻璃和石英玻璃基底上制备了均匀透明的TiO2多孔纳米薄膜.XRD和AFM测试结果表明,构成薄膜的TiO2粒子为锐钛矿相,粒径约为50nm.紫外-可见(UV-vis)吸收光谱显示,制得的TiO2薄膜对紫外光表现出很强的吸收特性.借助标准三电极体系进行的光电化学测试结果表明,在紫外光照射下,制得的薄膜电极可产生稳定的阳极光生电流,且电流大小显著依赖于照射光的波长(λ),λ=320nm的光产生的光电流最大.另外,薄膜电极中的光电流大小与电极电位(U)有关.高于0.6V的电位可有效抑制光生电子向电解液的注入,并增大光生电子向导电基底的扩散速度,从而提高阳极光电流的大小.实验结果表明,纳米TiO2薄膜在紫外光传感器的制备方面具有较好的应用潜力.     

高纯金属酞菁的制备及其对TiO2光催化性能的影响研究

通过简易的溶液沉淀分离方法制得了纯度>97%的高纯金属酞菁的二甲基亚砜(DMSO)溶液。应用制得产物对TiO2 薄膜进行敏化,发现经酞菁铁(FePc)、酞菁钴(CoPc)、双核酞菁钴铁(CoFePc)敏化的TiO2 薄膜的光催化性能分别较未经敏化的TiO2薄膜提高67.3%、63.0%、16.1%,并通过一系列的对比实验解释了双核酞菁钴铁催化效率低于前两者的原因,为后继利用酞菁敏化TiO2 及其它光催化材料提供借鉴。     

Effect of surface capping molecules on the electronic structure of CdSe nanocrystal film

The optical band gap and the valence band of CdSe nanocrystals were investigated with respect to surface capping molecules by using photoluminescence and synchrotron photoemission spectroscopy. The optical band gap was shown to be mainly dependent on the size of the molecule controlling the inter-particle distance; the valence band, however, mainly depended on the chemical bonding nature of the molecule. UV in air and anneal under ultra high vacuum (UHV) were carried out to control the surface capping pyridine content on CdSe nanocrystal films. With UV treated film, a great reduction in the pyridine content was found, but extra oxygen was absorbed onto the naked CdSe surface. The surface absorbed oxygen exerted a strong influence on the electronic structure of CdSe nanocrystal films. This extra oxygen was successfully removed though UHV-anneal, and it was possible to distinguish the effect of oxygen from the effect of surface capping pyridine on the electronic structure of CdSe nanocrystal film. A quantitative relationship between the valence band maximum of CdSe nanocrystal films and the content of surface-absorbed oxygen could be given.     

TC4钛合金表面阳极氧化制备TiO_2多孔膜的实验研究

以硫酸为电解液,钛合金(TC4)为阳极,不锈钢片为阴极,采用恒压的氧化方式在钛合金表面获得TiO2多孔膜。通过扫描电镜(SEM)观察了多孔膜的微观形貌并用X射线衍射(XRD)对覆在钛合金基体上的氧化膜进行了物相分析,研究了氧化工艺参数电压、阳极氧化时间和硫酸浓度对TiO2多孔膜相组成的影响。结果表明:TC4钛合金阳极氧化获得的氧化膜为非均一平面的TiO2多孔膜,且膜的孔径分布在90~240nm,XRD分析表明在不同的氧化工艺参数下氧化膜均由锐钛相和金红石相双相晶型组成。在0.5mol/L硫酸溶液中,电压高于100V或氧化时间长于5min即出现锐钛相和金红石相TiO2,随着电压的升高和时间的增长金红石相TiO2的含量逐渐增加;在恒压120V时,硫酸溶液浓度为0.3mol/L即出现锐钛相和金红石相TiO2,随着硫酸浓度的提高金红石相TiO2的含量先增加后减少。