磁控溅射技术制备二氧化钛薄膜研究进展

磁控溅射技术具有溅射速率高、膜基结合力好、易实现工业化生产等技术优势,在二氧化钛薄膜制备方面具有显著优势,但磁控溅射参数对二氧化钛薄膜结构和性能的影响显著,如何通过控制和优化磁控溅射参数,获得高性能二氧化钛薄膜已成为目前的研究热点。概述了不同晶型二氧化钛的结构特点、物理性质和磁控溅射制备二氧化钛薄膜的工作原理,指出成膜过程中的溅射功率、溅射气压、溅射时间、沉积温度和氧分压等是影响薄膜结构和性能的主要因素,并详细阐述了上述五种工艺参数对二氧化钛薄膜沉积速率、膜层厚度、表面粗糙度、相组成和光催化性能等的影响规律和作用机制。此外,还对其他影响薄膜结构和性能的关键因素及影响规律进行了介绍,包括退火温度对膜层组织转变影响的规律,金属元素掺杂和非金属元素掺杂对膜层形貌和性能的影响,以及不同溅射靶材特点及其对成膜过程的影响。最后提出未来磁控溅射技术制备二氧化钛薄膜的研究难点,并对二氧化钛薄膜的下一步研究方向进行了展望。     

水分子与锐钛矿氧空位研究取得新进展

正二氧化钛作为一种重要的半导体材料,在有机物降解、水解制氢以及太阳能电池等方面有着广泛应用。由于大部分反应发生在水环境中,因此二氧化钛与水分子之间的相互作用一直是研究热点。近日,中科院上海应用物理研究所水科学研究室硕士生李亚东在高嶷研究员指导下,利用密度泛函理论计算,发现了水与二氧化钛锐钛矿(101)亚表面氧空位相互的新机制。相关研究工作近期发表在美国物理学会的Physical     

低温下水热法合成锐钛矿型二氧化钛微米球

以硫酸钛的水溶液为原料,加尿素作添加剂(尿素与Ti4+摩尔比1:5),较低温度下用水热法在玻璃基板上制备了TiO2微米球,结果显示生成的TiO2晶体为锐钛矿型.并讨论了形成微米球的机理.     

Si掺杂锐钛矿相TiO2的电子能带结构

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法对Si掺杂前、后锐钛矿相TiO2的电子能带结构、电子态密度以及吸收光谱进行计算。结果表明,Si掺杂导致锐钛矿相TiO2的禁带宽度略增大0.048 eV;掺杂前锐钛矿相TiO2的价带和导带主要由O的2p和Ti的3d轨道构成,Si掺杂后其价带和导带主要由Si的3p、Ti的4s和Ti的3d轨道构成;Si掺杂可导致锐钛矿相TiO2的吸收边蓝移。     

纳米二氧化钛可见光催化活性的最新研究进展

文章综述了近年来研究二氧化钛可见光催化活性的最新进展。其中主要包括氧化物掺杂、金属离子掺杂、非金属掺杂、染料敏化、二氧化钛表面复合与衍生、半导体耦合等,同时探讨了各种不同掺杂改性的机理。最后,对提高二氧化钛的可见光催化活性的研究方向与前景进行了展望。     

工业四氯化钛水溶液热水解制备锐钛矿晶型纳米二氧化钛

以盐酸法制备的工业四氯化钛水溶液为原料,加入一种表面活性剂自生晶种升温水解,实验发现,在一定四氯化钛水溶液浓度和酸度下,室温～106℃,水解30min即可得到平均晶体粒度为5nm左右的锐钛矿型纳米二氧化钛.此工艺条件具有很好的工业化生产的可能性.     

钛金属低温生物活化

利用含微量TaCl5的双氧水溶液在低于100℃温度下与钛金属之间的化学反应,在钛金属表面直接生成具有良好生物活性的锐钛矿与金红石混合结构晶态二氧化钛薄膜.研究了双氧水浓度和处理温度的影响.结果表明,80℃下,双氧水浓度大于6wt.%时即可在钛金属表面获得具有良好生物活性的晶态二氧化钛薄膜,进一步增加双氧水浓度直到30wt.%对结果没有明显的影响.处理温度强烈影响钛金属表面的产物及其在模拟体液中诱导沉积羟基磷灰石的能力.     

耐高温Al2O3/TiO2纳米复合粉体的制备及表征

以TiCl4、Al2(SO4)3为原料,采用液相沉淀法制备了Al2O3/TiO2纳米复合粉体,同时对该纳米复合粉体的相变过程和晶粒生长过程进行了详细的研究,对紫外-可见光吸收进行了检测.结果表明:纳米TiO2粉体经Al2O3复合后,其耐温性能得到极大提高,复合粉体经950℃煅烧后锐钛矿相含量仍然在77%,晶体粒径在20nm左右;锐钛矿向金红石晶型的转变温度在950～1100℃的高温区.复合粉体在低温煅烧后,紫外-可见吸收强度较纯纳米TiO2有较大提高,高温煅烧后,复合晶的紫外光吸收红移.     

水热合成法制备锐钛矿型纳米TiO2粉体的研究

以工业硫酸氧钛为原料，尿素作沉淀剂，固定6MPa的初始压力和300r／min的搅拌速度，在110-150℃的反应温度、2-8h的反应时间、0．25-1．5mol／L的硫酸氧钛反应浓度的条件下，采用水热合成法制备了锐钛矿型纳米TiO2粉体．采用XRD、TEM、BET等测试手段对在不同条件下所制备粉体的物相组成、晶粒度、比表面积等进行了分析．结果表明，所制备的粉体均为锐钛矿型纳米TiO2．粉体的比表面积分布在124-240m^2／g、晶粒度分布在6．7-10．6nm．随着反应温度的升高和反应时间的延长，晶粒度增大，比表面积降低．随前驱体浓度的提高，晶粒度也增大，当前驱体浓度〈0．5mol／L时，比表面积随着前驱体浓度的增大而增大．当前驱体浓度〉0．5mol／L时，比表面积随着前驱体浓度的增大而减少．