纳米复合薄膜的制备及其应用研究

纳米复合薄膜材料由于具有传统复合材料和现代纳米材料两者的优点,正成为纳米材料的重要分支而越来越引起广泛的重视和深入的研究。本文全面介绍了纳米复合薄膜的发展历史、制备方法、薄膜性能及其应用前景。提出了纳米复合薄膜材料研究的关键问题以及今后的发展方向。     

基板温度对常压化学气相沉积法制备TiO2复合薄膜性能的影响

以Ti(OC3H7)4为先驱体,SnO2:F镀膜玻璃为基板,采用常压化学气相沉积法制备了TiO2/SnO2:F复合薄膜.用扫描电镜、X射线衍射、紫外-可见-近红外透射光谱等手段对样品的物相和性能进行了研究.结果表明:金红石相的SnO2:F底膜促进了TiO2金红石相的形成;当基板温度为480 ℃时,TiO2/SnO2:F复合薄膜出现针状结构,但随着基板温度继续升高,针状结构消失.样品的可见光透过率随基板温度而变化,其值为60%～90%,基本满足建筑物的采光要求.当基板温度为530 ℃时,TiO2/SnO2:F复合薄膜的光催化性能最好.     

硅掺杂和硅钒共掺杂对TiO2光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制备了一定厚度(约120 nm)的掺硅TiO2薄膜,在配制原始溶液时,所用钛酸四丁酯、正硅酸乙酯、乙醇、水和硝酸的摩尔比为1∶y∶25∶1∶0.2.用扫描电子显微镜观察其表面形貌,用X射线衍射表征其结构.以甲基橙溶液为体系,考察掺杂后TiO2薄膜的光催化性能.结果表明当y≤0.3时,随硅掺入量的增加,TiO2薄膜的光催化性能提高;当y>0.3时,硅的掺入使TiO2薄膜的光催化性能降低.另外,用相同方法制备了钒硅共掺杂的TiO2薄膜,发现钒硅共掺杂可以进一步提高TiO2的光催化性能.     

Au/TiO_2复合纤维的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纤维和Au/TiO2复合纤维,利用XRD、SEM、TEM等手段对纤维样品的结晶性能及其表面形貌进行了表征,并以光催化降解甲基橙为模型反应考察了样品的光催化活性。结果表明,热处理后的TiO2呈锐钛矿结构,Au的颗粒尺寸范围为7～15nm,纤维直径范围为5～20μm,长度为5～50cm。Au的掺入可以显著地提高TiO2的光催化活性,且其光催化活性随着Au掺入量的增加而变大。     

低铝高硼硅玻璃基本形成过程及性能研究

采用热重-微分热重-差示扫描量热(TG-DTA-DSC)同步热分析方法,对低铝高硼硅玻璃(ABS)熔制过程中发生的理化反应进行研究。作为比较,对普通钠钙硅玻璃(NCS)的性能做了相应的研究。通过粘度测试分析发现,所制备的低铝高硼硅玻璃软化点接近800℃,具有极好的耐热性。其工作温度和熔化温度较NCS均有大幅提高,分别为1375～1160℃和1699℃。热膨胀曲线表明所制备的ABS具有非常低的热膨胀系数,α(20～300℃)=3.9×10-6K-1,具有优良的抗热震性。     

常压化学气相沉积法制备氮化钛薄膜结构和节能性能研究

在普通玻璃基板上利用常压化学气相沉积法在580℃条件下制备得到了氮化钛薄膜。对薄膜的结晶性能、断面形貌、方块电阻以及光学透过率和反射率进行了研究。随着沉积时间的增长,薄膜由单层结构变为一种特殊的双层结构,这种双层结构的形成是沉积过程中气相成核机制引起的。光谱结果显示制备得到的薄膜具备一定的阳光控制性能。然而,双层薄膜的红外反射率随沉积时间的增长迅速降低,影响了其阳光控制性能。     

锗掺杂二氧化钛薄膜的溶胶凝胶法制备和性能研究

二氧化钛是一种无毒、廉价、稳定的半导体材料,被广泛用作光电化学太阳能电池的电极材料,适当掺杂可以增强其光电性能.以钛酸丁酯和四正丁氧基锗烷为主要原料,采用溶胶-凝胶提拉涂膜法制备了Ge掺杂的TiO_2薄膜.通过X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见吸收光谱、电流-电压曲线等测试手段研究了薄膜的结晶性能、微观结构和光电性能随Ge掺杂量的变化规律.结果表明,Ge掺杂量x=0.10时,形成Ti_(1-x)Ge_xO_2固溶体,x=0.15时,形成非晶态.掺锗后薄膜表面颗粒密度增大,薄膜比较致密.随着Ge掺杂量的增加,吸收光谱吸收边蓝移,光电化学性能也得到一定提高.在Ge掺杂量为0.05时,光电流达到最大值17A/m~2.同时,研究了锗掺杂对光电流的影响.     

Eu^3＋掺杂的ZnO微晶玻璃的制备及其发光性能北大核心CSCD

通过熔融热处理方法得到了Eu3+掺杂氧化锌微晶玻璃。利用XRD、透射电子显微镜研究了热处理后微晶玻璃的微结构。利用发射光谱研究了其发光性能。结果表明,样品在750℃热处理2h后,在玻璃网络中形成了尺寸约10nm的ZnO纳米晶。结构研究显示结晶后Eu3+进入了ZnO晶格之中。发射光谱显示其发光性能随着ZnO含量的增加以及热处理时间的增加而显著增强。     

热处理温度对溶胶-凝胶法制备Ag/TiO2膜的影响

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法在石英玻璃片上制备了Ag/TiO2薄膜.为研究不同热处理温度(500,600,700℃)对制备过程的影响,在薄膜的制备过程中其他的条件均不变(钛酸丁酯和硝酸银的摩尔比为10.18).用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)记录样品的透射显微镜图像和衍射花样以表征薄膜的结构,用背散射电子(Backscattered Electron,BSE)检测器观察样品表面的组分分布,用能谱EDAX(Energy Dispersive Analysis of X-rays)分析Ag/TiO2薄膜样品的元素成分组成.实验结果表明,500℃熟处理时得到了含有尺寸均匀的纳米银粒子的Ag/TiO2膜,随着热处理温度的升高,Ag的颗粒逐渐长大,尺寸分布变得不均匀,同时,膜中的银逐渐向薄膜表面迁移并挥发.     

Energy transfer and frequency upconversion in Er~（3＋）-Yb~（3＋） codoped oxy-fluoro-tungstosilicate glasses

Er3+-Yb3+ codoped oxy-fluoro-tungstosilicate glasses with infrared-to-visible frequency upconversion luminescence were prepared by melting quenching in air.The effects of Er3+ doping on the optical properties of the samples were measured by means of techniques such as optical absorption spectra and photoluminescence spectra.The results showed that intense green and red signals centered at 546 and 665 nm,corresponding to the 4S3/2 → 4I15/2 and 4F9/2 → 4I15/2 transitions of Er3+ by a multiphoton stepwise phonon-assisted excited-state absorption process,respectively,were simultaneously observed by exciting the samples with a diode laser operating at 980 nm at room temperature.The upconversion process was found very sensitive to Er3+ content at a constant Yb2O3 content of 5 mol.%.With the increase of Er3+ content from 0.5% to 1.5%,the upconversion intensity increased gradually.Further increasing of Er3+ content to 3.0% resulted in a significant fluorescence quenching.Moreover,the possible upconversion mechanisms were discussed based on the energy-matching conditions and the quadratic dependence on excitation power.