Photocatalytic Active Titania Thin Films through Oxidation of Metallic Ti in Aqueous H2O2 Solutions Containing Various Block Copolymers

利用添加了嵌段共聚物P123、F127及硝酸的双氧水溶液直接氧化钛金属基体制备不同纳米形貌TiO2光催化薄膜。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)等技术分析样品的微观结构和形貌,以光催化降解若丹明B测定薄膜的光催化性能。结果表明,Ti-H2O2反应体系中仅添加嵌段共聚物的薄膜结晶呈树枝状,加入硝酸后薄膜形成纳米花结构。450oC热处理后,薄膜为锐钛矿与金红石的混晶结构,平均晶粒尺寸在12～20nm之间。薄膜的间接禁带宽度为2.65～2.85eV,显著低于TiO2块体。添加P123获得的薄膜的光催化性能优于添加F127的薄膜。     

纳米TiO2/白氟聚氨酯复合涂层的制备及抗老化性能研究

为了改善纳米TiO2的分散性以及增强聚氨酯涂层的抗老化性能,在硅烷偶联剂改性纳米TiO2的基础上,接枝上甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物,制得微胶囊纳米TiO2粉体,并借助于FT-IR、SEM表征复合粒子结构和形貌.用改性后的金红石型纳米TiO2制备TiO2/白氟聚氨酯复合涂层,利用人工加速老化的方法,在老化前后不同阶段测试纳米复合涂层的基本性能.试验结果表明:TiO2的添加能提高复合涂层的抗老化性能,且当TiO2添加量为3%时,其基本性能最佳,抗老化性能最好.     

(Ni-Mo)-TiO2纳米薄膜的制备及其光催化降解罗丹明B的性能

以恒电流复合电沉积方法制备(Ni-Mo)-TiO2薄膜。采用SEM、XRD和DRS对薄膜的表面形貌、相结构和光谱特性进行表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性进行测定,讨论罗丹明B溶液的pH值、通入气体以及不同辐射光波对薄膜光催化性能的影响,并推测光催化机理。结果表明:(Ni-Mo)-TiO2薄膜是由TiO2纳米粒子相和纳米晶Ni-Mo固溶体相构成的复合薄膜。薄膜具有较高的光催化活性,在可见光和紫外光照射下,罗丹明B的降解率分别为多孔P25 TiO2粒子薄膜的2.0倍和1.7倍。复合薄膜光催化活性的提高主要源于在薄膜层中能有效形成(Ni-Mo)/TiO2异质结和良好的电子通道,它一方面可以促使光生电荷的分离,另一方面加速了氧气与激发电子的还原反应。     

钛上阳极氧化生成TiO2光催化薄膜的结构与性能

研究了电化学阳极氧化在钛上制备的纳米晶多孔TiO2光催化薄膜的结构与光催化特性。将工业纯钛片或钛箔暴露于电介质溶液并加一定电压，钛表面将氧化生长多孔TiO2薄膜。适当控制氧化电压、溶液温度，得到非晶氧化膜，再进行晶化处理，得到锐钛矿相纳米晶TiO2薄膜。其晶粒尺寸约在10nm～30nm。用SEM，TEM，XRD表征TiO2薄膜的形貌与相结构。用光谱仪测定了薄膜对入射光的吸收特性，表明电化学氧化制备的纳米晶二氧化钛薄膜对近紫外入射光产生强烈的吸收，显示纳米结构的量子效应。测定了薄膜对酸性红溶液的光催化降解效率，结果表明反应30min后薄膜对酸性红的光催化降解率可达95％以上。     

纳米压痕和划痕法测定 TiO2 纳米薄膜的力学性能

目的研究相同工艺条件下阳极氧化法在不同钛合金基底(TA1,TC4,TC4F136)上生成的TiO2薄膜的力学性能差异。方法采用扫描电镜结合原子力显微镜观察3种薄膜的形貌和结构,用UNHT型纳米压痕仪测试TiO2纳米薄膜的力学性能,利用纳米划痕法测试3种钛合金表面生成的TiO2薄膜与基底的结合强度及摩擦性能,用纳米压痕技术测试TiO2的显微硬度和弹性模量。结果电解液及其它电化学条件相同时,不同钛合金基底上形成的TiO2薄膜结构(管直径、管壁厚及管长度)不同。结论阳极氧化法在钛合金基底上生成的TiO2纳米薄膜的力学性能,由TiO2微观结构及其与基底的结合强度决定,微观结构和结合强度归根到底由合金中元素决定。     

锐钛矿型TiO_2溶胶原位改性醋丙乳液的研究

采用TiOSO4为原料制备稳定的锐钛矿型TiO2溶胶,将其与醋丙乳液复合,原位合成含有锐钛矿型TiO2晶粒的复合乳液,并采用浸渍提拉法制备薄膜。分别采用XRD、TEM、SEM等测试手段对TiO2溶胶的物相结构、复合乳液中粒子的大小和形态、薄膜表面形貌等进行表征,并考察TiO2溶胶添加量对薄膜表面形貌、接触角以及光催化性能的影响。结果表明:该复合乳液具有较高的稳定性和良好的成膜特性,TiO2粒子在复合薄膜中分布均匀,随TiO2含量的增大,薄膜表面的TiO2粒子增多,导致薄膜粗糙度增大。经紫外光照后,复合薄膜对水的接触角随TiO2含量的增大而降低,光催化活性逐步提高。     

嵌段共聚物模板法制备CoFe2O4纳米有序点阵列

嵌段共聚物PS-b-PMMA经离心涂膜,在丙酮蒸汽熏蒸条件下发生微相分离自组装,选择性刻蚀后制备了具有有序阵列纳米孔洞的嵌段共聚物模板。然后使用溶胶凝胶法在嵌段共聚物模板上沉积CoFe2O4前驱体,通过热处理去除交联的聚苯乙烯以及使CoFe2O4结晶化,从而制备了CoFe2O4纳米点阵列。扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、X射线衍射仪(XRD)被用于研究嵌段共聚物模板以及CoFe2O4磁性纳米点阵列的形貌、结构与磁性能。结果显示制备的CoFe2O4纳米点阵列中的纳米点为反尖晶石型CoFe2O4相,直径15~20nm左右、点间距100nm左右。同时,VSM测试显示CoFe2O4纳米点阵列呈铁磁性,矫顽力约为1350×79.6A/m,无明显磁性各向异性。     

热处理对纳米TiO_2薄膜结构的影响及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体表面制备纳米TiO2薄膜,通过热处理改变其结构性能,X-射线衍射结果表明,经100℃处理后无明显衍射峰,纳米TiO2薄膜为非晶态,没有发生结构转变;经450℃处理后出现明显的锐钛矿结构衍射峰,但衍射峰的强度较弱,生长过程中锐钛矿在(101)面上具有一定的择优取向;经650℃处理后出现金红石结构衍射峰。催化降解性能表明,经450℃处理后得到的锐钛矿结构纳米TiO2薄膜具有较好的光催化性。     

粒子型TiO_2溶胶和薄膜的制备与性能

利用纳米TiO2粉体制备粒子型TiO2纳米溶胶,并采用浸渍提拉法在普通玻璃表面制备TiO2纳米薄膜。研究粒子型溶胶的胶体特性以及薄膜的表观形貌、透光性、亲水性和光催化性能。结果表明:粒子型TiO2纳米溶胶的常温晶相为锐钛矿相,500℃以后逐步向金红石相转变;TiO2纳米薄膜具有良好的可见光透过性,强的紫外吸收能力,从而具有很好的紫外光光催化性能,同时还具有一定的可见光响应和亲水性能。     

电场对TiO2光催化降解亚甲蓝的影响研究

主要研究了电场对纳米TiO2光催化降解亚甲蓝的影响,在透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)等方法测定纳米TiO2结构的基础上,结合不同结构纳米TiO2在不同电场强度下催化降解亚甲蓝的性能测试,探讨了电场影响纳米TiO2催化降解亚甲蓝反应机理。结果表明:N及F掺杂溶剂热合成法制备的纳米TiO2颗粒尺寸小且粒径均匀,电场的引入降低了纳米TiO2的光催化性能,而且下降程度与电场强度的变化成反比,反应动力学拟合表明,电场下不同结构的纳米TiO2催化降解亚甲蓝反应均为一级反应。     

电泳法制备择优取向钛酸薄膜

以钛酸的纳米单片层为前驱体,采用电泳沉积法在Pt极板上制备择优取向钛酸薄膜,并通过热处理使其转换成TiO2薄膜。考察了悬浮介质和沉积电压对钛酸薄膜形貌及结构的影响,通过XRD、SEM对薄膜进行了表征。结果表明:在乙醇:水为1:1的悬浮介质中沉积制得的钛酸薄膜均匀、平整、致密,具有很强的b轴取向;薄膜的厚度随电压的升高而增厚;经500℃热处理后,钛酸薄膜转变成具有(101)择优取向的锐钛矿相结构的TiO2薄膜,颗粒尺寸分布均匀,平均粒度约40nm。     

SiO2薄膜改善Ti6Al4V合金恒温氧化行为的研究

介绍了用溶胶-凝胶/表面活性剂模板/添加剂的方法制备的SiO2薄膜对Ti6Al4V合金恒温氧化性能的影响.恒温氧化实验结果表明，制备的SiO2薄膜具有良好的抗恒温氧化性能.涂覆薄膜的试样表面形成了较薄的混合氧化膜.机理分析认为，该混合氧化物膜的生长机制由向内扩散的氧元素和向外扩散的金属元素控制.      

Porous titania films prepared from interactions of titanium with hydrogen peroxide solution

Anatase films with sub-micron porous structure were deposited homogeneously on Ti substrates by simply soaking in 15 wt.% hydrogen peroxide solution at 80 °C for 1 h followed by heating at 300 °C for 1 h in air. Deposition of the porous titania film was not sensitive to substrate morphology, whilst affected readily by the reaction rate.     

Platinum colloid catalyzed etchingless gold electroless plating with strong adhesion to polymers

Echingless electroless plating (ELP) process that can produce gold thin film with strong adhesion to various polymer films has been developed. We have found that platinum (Pt) colloidal nanoparticles have excellent catalytic activity for ELP. The Pt colloidal nanoparticles can be immobilized via electrostatic interactions on a substrate simply by dipping it into a Pt colloid. Owing to the excellent catalytic property of the Pt nanoparticles, continuous gold thin films can be produced at room temperature using a simple cyanide-free gold electroless plating solution composed of chloroauric acid and hydrogen peroxide. The process requires no surface modifications for the immobilization of the catalyst, and by simple post-annealing the adhesion of the plated films to various polymer films can be improved by three orders of magnitude in comparison to that of “as-deposited” film. The process developed in this work is expected to be an environment-friendly thin metal film deposition process without the use of toxic and hazardous substances.     

In situ formation of titania film on NiTi alloy treated with hydrogen peroxide solution at low temperature

Chemically polished NiTi shape memory alloy（SMA） substrate was treated with a boiling aqueous solution containing hydrogen peroxide to form titania film in situ at low temperature. The surface characterizations of titania film on NiTi substrate were investigated by scanning electron microscopy, X-ray diffractometry and X-ray photoelectron spectroscopy. The results show that titania film is successfully fabricated in situ on NiTi SMA by this surface oxidation method. It is mainly composed of rutile and anatase, whose surface compositions and morphologies are sensitive to H2O2 content. In situ formation mechanism of titania film on NiTi substrate was discussed based on the experimental results.     

TiO2／PSS自组装薄膜的光催化性能

利用静电自组装工艺在石英衬底上制备了结构有序的TiO2／PSS纳米复合膜，并采用UV-Vis-NIR分光光度计、原子力显微镜(AFM)对复合膜的结构与光催化性能进行了深入的研究。结果表明：有序多孔TiO2颗粒膜具有良好的光催化性能，能够在短时间内降解掉复合膜中有机成分，烧结处理薄膜的光催化性能明显优于紫外照射处理的样品。     

天然沸石负载金属单质W改性TiO2膜的制备及光催化性能研究

以天然沸石作载体,在溶胶一凝胶法制备TiO2时直接掺入金属单质w进行改性,并在真空条件下锻烧制备沸石负载w/TiO2薄膜.在紫外光照射下降解甲基橙溶液,改性后的TiO2一阶反应速率常数k比未改性TiO2高,其光催化活性得到改善.     

表面修饰TiO2光催化薄膜的表征

利用射频磁控溅射技术，以Ar和O2气混合气体为溅射气体在载玻片上制备了锐钛相TiO2薄膜。为了提高Ti02薄膜的光催化活性，在TiO2薄膜表面进行了钽修饰。利用X射线衍射(XRD)，原子力显微镜(AFM)和UV-VIS-NIR分光光度计等技术对薄膜进行了表征。结果表明：对TiO2薄膜的表面进行适量的Ta元素修饰可以提高其光催化活性。     

Ag-TiO2/SnO2纳米薄膜的制备及其光催化降解罗丹明B的性能

以光还原法沉积Ag修饰TiO2/SnO2,制各Ag-TiO2/SnO2纳米薄膜,讨论紫外光照时间、光照强度、AgNO3浓度等工艺条件对光催化活性的影响.用XRD和SEM对薄膜的结构、表面形貌和化学组成进行表征,以罗丹明B为模拟污染物对光催化性能进行测定.结果表明,最佳条件下制备的Ag-TiO2/SnO2薄膜,Ag担载量为0.51%(at%),Ag簇直径在30～90 nm之间.薄膜具有较高的光催化活性,对罗丹明B的降解率是修饰前TiO2/SnO2薄膜的1.92倍,是相同质量TiO2/ITO薄膜的2.54倍.催化活性的提高,源于反应机制的改变.薄膜中Ag-TiO2异质结的引入,一方面进一步促使光生电荷分离,另一方面加速了氧气与激发电子的还原反应.