多孔金属负载多沟道结构TiO_2光催化膜系统

以泡沫金属为载体,研制了一种多沟道结构的二氧化钛光催化膜,用于有机毒性物质的降解净化.所得体系为多孔结构的光催化反应系统.分析在多孔载体上所得膜层的表面形貌,并考察该体系的光催化活性.研究发现,其表面结构呈两类区域:一是由纳米二氧化钛颗粒结成的平整区,该平整区是一个连续性的整体结构;另一是"镶嵌"在平整区上的"沟道",这些"沟道"是相互孤立地存在的,尺度为微米级.整个表面即为具有许多"沟道"的二氧化钛薄膜.这些沟道在多孔载体的基础上进一步增大了所得光催化膜的表面积,从而提高了多孔金属负载二氧化钛薄膜系统的光催化降解效率.     

电子束辐照制备Pd/TiO2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20-50 nm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.     

电子束辐照与离子注入技术在光催化用TiO2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。     

Al2O3/DLC复合膜摩擦磨损性能的研究

为了提高铝合金零部件的摩擦磨损性能,采用微弧氧化和磁过滤阴极真空弧技术,在其表面制备了Al2O3/DLC复合膜.用X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及摩擦试验对复合膜的化学成分、结构、表面形貌及其对铝合金摩擦磨损性能的影响进行了研究.结果表明,在铝合金表面形成了120 μm厚的多孔Al2O3陶瓷膜,与基体结合紧密.外层0.1.μm厚的DLC不改变膜的表面形貌,但是降低摩擦因素,并且进一步提高膜的耐磨性.Al2O3/DLC复合膜为铝合金作为耐磨工件使用提供了很好的承载支持,并且使铝合金表面摩擦磨损性能大大提高.     

超宽带隙一维光子晶体的设计与优化

一维光子晶体结构简单,不难制备,成本低廉,有一定的研发应用潜力.为了获得在可见光频段内具有超宽带隙的一维光子晶体,以Al2O3和TiO2为组分材料,将缺陷结构光子晶体与周期结构光子晶体进行组合,研究含有缺陷结构一维光子晶体(多层膜)的带隙性能.结果表明:在周期性一维光子晶体结构中插入缺陷层,带隙中出现缺陷模态的同时,原来的光子能带的区域宽度也随着增宽,利用这一性质,可将周期结构与含缺陷的结构组合成"异质结构",利用周期结构的带隙来补偿缺陷层引起的缺陷模,从而实现带隙的增宽.此外,对"异质结构"进行了优化,结果表明,优化可以大大减少总层数、简化结构,但基本不影响展宽的光子带隙性能.     

V+注入TiO2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.     

微弧氧化-水热合成法在二氧化钛膜上制备羟基磷灰石涂层

利用微弧氧化技术在钛片和钛合金表面得到二氧化钛薄膜，在高压釜中利用水热合成反应在二氧化钛薄膜上生成羟基磷灰石涂层，制备出晶粒较完整的羟基磷灰石纳米棒。借助X射线衍射、扫描电镜对样品的组分、形貌进行了分析。     

超宽带隙-维光子晶体的设计与优化

一维光子晶体结构简单，不难制备，成本低廉，有一定的研发应用潜力。为了获得在可见光频段内具有超宽带隙的一维光子晶体，以Al2O3和TiO2为组分材料，将缺陷结构光予晶体与周期结构光子晶体进行组合，研究含有缺陷结构-维光子晶体（多层膜）的带隙性能。结果表明：在周期性一维光子晶体结构中插入缺陷层，带隙中出现缺陷模态的同时，原来的光子能带的区域宽度也随着增宽，利用这一性质，可将周期结构与含缺陷的结构组合成“异质结构”，利用周期结构的带隙来补偿缺陷层引起的缺陷模，从而实现带隙的增宽。此外，对“异质结构”进行了优化，结果表明，优化可以大大减少总层数、简化结构，但基本不影响展宽的光子带隙性能。