输电线表面TiO_2涂层的光催化效率研究

为了降低交直流输电线表面污闪放电和电晕放电,采用等离子喷涂技术在铝输电线表面制备了不同晶型的TiO2涂层,对表面有不同晶型TiO2涂层的输电线施加交直流外电压,研究了TiO2涂层降解甲基橙速度,评价TiO2涂层在外电压条件下的光催化性能。结果表明,无外加电压条件下,二氧化钛涂层自身的光催化性很弱,外加交直流电压能够显著地提高涂层的光催化效率,其中直流电压条件下的光催化效率最为显著,并且随着外加电压的升高,涂层的光催化效率相应提高。90%的金红石相、9%的锐钛矿相TiO2和1%的Y2O3组成的喷涂粉末制备的TiO2涂层在交直流电场中,较短的时间就有较高的光催化效率,外加30 V的交流电压60 min,光催化效率可达到25%,外加30 V的直流电压30 min,光催化效率可达到60%以上。     

晶化处理对HA/(HA+TiO2)涂层组织结构的影响

用X射线衍射仪（XRD）、电子探针（EPMA）等检测手段，以晶化处理对大气等离子喷涂法在纯钛表面制备的HA／（HA＋TiO2）复合涂层为研究对象，探讨了晶化处理对HA／（HA＋TiO2）涂层组织结构和成分分布的影响。结果表明：晶化处理后HA／（HA＋TiO2）涂层结晶度明显提高；（HA＋TiO2）过渡层中交替分布的HA和TiO2结合致密；涂层表面裂纹比对应纯HA涂层细小，涂层内部结合致密，证实TiO2的加入具有缓和应力的作用。     

玻璃表面二氧化钛涂层的光催化与亲水性关系

将二氧化硅溶胶与自制的二氧化钛溶胶按照一定的质量比混合,搅拌均匀后喷涂到洁净的玻璃表面上,在500℃下热处理30 min得到了透明二氧化钛涂层.采用XRD和AFM分析了二氧化钛涂层的晶相结构和表面形貌,将涂层暴露在太阳光或者紫外灯下研究它们的光催化与亲水性关系.研究结果表明添加质量分数为20%～30%的SiO2到TiO2溶胶中制备的二氧化钛涂层能有效地降低玻璃表面水滴的接触角,同时,SiO2添加质量分数为20%～30%时显示优良的光催化性能.由分析结果可知,二氧化钛涂层的光催化性能与亲水性呈现相关性,它们共同作用产生自清洁效果.     

悬浮液等离子喷涂高效制备TiO2涂层及其光催化性能

目的 解决TiO2粉末催化剂在污水净化过程中易沉降和难回收问题,同时提高TiO2在可见光条件下降解有机污染物的速率。方法 采用悬浮液等离子喷涂(SPS)技术,以H2为辅助气体制备TiO2涂层,借助H2将高温等离子体焰流中熔融态TiO2中的Ti⁴⁺还原成Ti³⁺。通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱光谱仪、紫外-可见光谱仪等对TiO2粉末以及所制备涂层的结构形貌、物相组成、元素价态、光学特性进行分析。以亚甲基蓝为目标污染物,使用光化学反应仪测试粉末和涂层的光催化性能。结果 TiO2涂层表面呈现由熔融和半熔融颗粒组成的“喀斯特”微观形貌,表面粗糙度为2.94 µm,孔隙率为10.2%。TiO2粉末物相为纯锐钛矿,涂层物相由锐钛矿、金红石相及TiO2－x相组成。TiO2涂层中Ti³⁺的存在使其带间隙减小0.6 eV。在紫外光条件下,TiO2粉末的催化速率为0.003 48,而涂层的催化速率为0.003 45。在可见光条件下,粉末的催化速率与亚甲基蓝的光解速率相近,涂层的催化速率是0.003 07。结论 通过SPS技术成功制备了TiO2光催化涂层,其在可见光条件下的催化性能较粉末有显著提升。     

纳米二氧化钛表面改性及其在聚氨酯涂层中的分散性质

采用长链烷烃和微胶囊方法对纳米TiO2(锐钛型,粒径20nm) 进行表面改性,利用傅里叶红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)分别研究了改性纳米粉体的表面化学结构及接枝率,结果表明:改性纳米TiO2粉体表面成功接枝了高分子聚合物,接枝率分别为5%和12%.将改性纳米TiO2粉体(质量分数为1%～3%)与双组分聚氨酯涂料进行复合,制备了纳米TiO2/聚氨酯复合涂料,并利用扫描电子显微镜(SEM)对纳米复合涂层进行了微观检测,结果表明:微胶囊改性的纳米TiO2在涂层中的分散性最好.     

表面涂层对用于骨组织工程的多孔镁支架的影响

多孔镁（Mg）支架有利于生物植入,但是由于Mg的高活性,植入后降解速度过快,不利于新骨的形成。为了有效地控制镁支架的降解,研究了3种不同表面涂层对多孔镁支架的影响。通过能量色散光谱仪（EDS）,X射线衍射（XRD）和红外傅里叶变换光谱（FTIR）证实支架表面的组成为纯Mg,氧化镁（MgO）,磷酸氢钙（DCPD）和硬脂酸（SA）。结果表明,从表面形貌可以看出,SA涂层更光滑,更致密。模拟体液（SBF）的体外降解实验表明,与未涂覆的Mg支架相比,表面涂层可以有效地减慢支架的降解,并且DCPD涂层和SA涂层优于MgO涂层。在第15周时,浸泡在SBF中的DCPD和SA涂层支架的降解率为70％,这可以为新骨的生长提供一定的时间。     

热喷涂制备 TiO2 光催化涂层研究进展

TiO2光催化剂因其利用可持续的太阳光进行光催化反应,在环境保护、医疗卫生等领域具有潜在的应用价值,近年来引起了研究者的广泛关注。目前,颗粒状TiO2催化剂获得了一定的实际应用,但在液相中使用后需要回收,不仅增加了工艺的复杂性,而且提高了设备等成本的投入。负载型催化剂和涂层技术是将TiO2固定在载体上,可有效避免颗粒状催化剂难回收的问题。在众多涂层制备技术中,热喷涂技术可快速高效大面积地制备TiO2光催化涂层,且涂层机械性能优异,喷涂成本低廉,因而使TiO2的工业化制备和应用更具前景。综述了近年来国内外制备TiO2涂层常用的传统热喷涂技术、改进后的液相热喷涂技术和冷喷涂技术,并论述了影响TiO2光催化性能的材料相组分、涂层结构和元素掺杂等因素,总结了相应的性能改进措施,指出了目前TiO2光催化涂层的应用研究存在的问题和研究方向。     

磁控溅射法制备TiN/TiO2周期薄膜

采用直流反应磁控溅射法在Si(111)衬底上制备了不同周期数的TiN/TiO2周期薄膜。采用X射线衍射分析仪分析了薄膜的物相结构、原子力显微镜表征了薄膜的表面微观形貌,采用光催化降解甲基橙溶液来评价薄膜光催化性能。结果表明:所制备的TiN/TiO2周期薄膜结晶良好,薄膜由TiO2和TiN两种物相组成,TiO2均属于锐钛矿型。薄膜表面均匀致密,随着周期数的增加,薄膜表面粗糙度增加,1周期薄膜表面粗糙度(Ra)为1.652nm,5周期则为4.339nm,1周期薄膜均方根粗糙度(Rms)为2.138nm,5周期达5.738nm。薄膜具有显著的光催化性能,随着周期数的增加,TiN/TiO2薄膜的光催化性能逐渐增强,5周期薄膜对甲基橙溶液的降解率达到74%。结晶良好、表面均匀致密的具有光催化性能的TiN/TiO2周期薄膜的制备,为高质量TiN/TiO2周期薄膜的制备提供了参考。     

硅胶负载掺钕TiO2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法将掺钕二氧化钛负载在二氧化硅上制备复合光催化剂（Nd/TiO2-SiO2）,利用XRD、SEM、FT-IR和DRS对Nd/TiO2-SiO2进行表征,并通过甲基橙溶液的光催化降解评价其光催化性能。结果表明：Nd/TiO2-SiO2在可见光区388-619nm范围内的光吸收性能随着钕掺杂量的增大而增强,钕掺杂有利于降低电子-空穴的复合率,钕和二氧化硅提高TiO2的光催化活性。在600℃煅烧的0.1%Nd/TiO2-SiO2的光催化活性最高,1h后甲基橙降解率为82.9%。     

Mo掺杂纳米TiO2光催化材料的制备及其降解氨气的研究

介绍了溶胶-凝胶法(Sol-Gel)制备纳米TiO2的工艺流程。采用X射线衍射(XRD)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)等方法表征了Mo掺杂TiO2的相组成、相变点与掺杂量的关系。结果表明,掺杂Mo的TiO2在520℃、650℃煅烧2h后呈锐钛矿结构,在700℃煅烧2h已有10．3％锐钛矿结构转化为金红石结构。TG-DSC测试表明,随着Mo掺杂浓度的增大,TiO2由非晶态向锐钛矿结构的转变温度升高。光催化降解反应表明,Mo掺杂TiO2光催化反应2h后氨气降解率达32．3％,且浓度不出现波动。     

Structure and photocatalytic activity of TiO2 coatings deposited by atmospheric plasma spraying

Titanium dioxide coatings were deposited by utilizing an atmospheric plasma spraying (APS) system, at different spray parameters like argon flow rate and arc current. The structure and crystallite size of the as-sprayed TiO₂ coatings were characterized by X-ray diffraction (XRD) and Transmission electron microscopy (TEM). The photo-catalytic efficiency was determined in an environmental test chamber and evaluated from the conversion rate of ethanol. The as-sprayed TiO₂ coatings were photo-catalytically reactive for the degradation of ethanol and the photo-catalytic activity was influenced by spray conditions.     

铝基板表面微弧氧化膜厚度对其导电导热性的影响

目的对LED封装用铝基板表面进行微弧氧化处理,用以调控其界面的导电导热行为,并构建微弧氧化膜的厚度与其导电性及导热性之间的关联性。方法采用XRD表征了不同厚度微弧氧化膜的相结构,借助SEM观察了不同厚度膜层的表面微观形貌,利用高阻计测试了不同外加电压下膜层的电阻率,采用闪光法测定了不同温度下膜层的热扩散系数。结果微弧氧化膜主要由γ-Al_2O_3相组成,随膜层厚度的增加,膜层的相结构无显著变化,但其表面多孔结构出现了明显变化。膜层电阻率随膜厚的增大而升高,在膜厚从10μm增至40μm的过程中,电阻率增大了4~8倍。膜层电阻率随测试电压的升高而降低,当测试电压从50 V升至100 V时,电阻率降幅达1~2个数量级。膜层的热扩散系数随膜厚的增大出现波动,当膜厚为10~40μm时,热扩散系数的变化量为21.6~24.8 m~2/s。膜层热扩散系数随测试温度的升高而降低,降幅最高可达8.9 m~2/s。结论厚度为40μm的微弧氧化膜既具有高的电阻率(7.1×1012?·cm),又具有高的热扩散系数(98.0 m~2/s),有望满足LED铝基板的界面绝缘与散热要求。     

Self-propagating High-temperature Synthesis of Al2O3-TiB2 Coatings by Aluminothermic Reactions

The Al2O3-TiB2 coatings were fabricated on Q235 steel by self-propagating high-temperature synthesis(SHS)process using aluminothermic reactions with aluminum,titania,boron oxide and ferric oxide powders.The effect of the content of excessive aluminum in the reactants on Al2O3-TiB2 coatings was studied when only Al-TiO2-B2O3 system was used for preparation of the coatings.The results indicate that the combustion reaction cannot occur when excessive aluminum is over 40wt%and the coating has good quality when excessive aluminum is 20wt%.In order to improve the bonding of the coating and substrate and optimize the ratio of Al2O3/TiB2,composite reaction systems Al-TiO2-B2O3 and Al-Fe2O3 were used for the preparation of Al2O3-TiB2 coatings.The XRD result shows that the coatings contain FeAl intermetallic compound which can improve efficiently the interface bonding of the coating and substrate.The percentage of Al-Fe2O3 system in reactants has only a small effect on the hardness of Al2O3-TiB2 coating,which is about 22000 MPa(Hv),but has an obvious effect on the morphology and interface bonding of the coatings.     

N2对Sn-Ag-Cu钎料与元器件引线无铅镀层润湿性的影响

以Sn-3．5Ag-0．5Cu钎料主要研究对象，配合免清洗助焊剂，基于润湿平衡原理测量了钎料对Sn、Sn—Cu、Sn—Bi三种镀层的润湿特性，研究了五种温度、三种镀层、两种气氛条件对润湿行为的影响。结果表明，空气气氛下，温度较低时Sn-Bi镀层的润湿性能相对较好，温度较高时三种镀层的润湿性相当；采用氮气保护后可明显改善钎料润湿性，润湿时间缩短22％-40％，同一温度下的三种镀层的润湿性能相当。     

溶液温度对医用Mg-Li—Ca合金表面锌钙系磷酸盐转化膜耐蚀性能的影响

考察不同磷化液温度对Mg-Li-Ca合金表面锌钙磷酸盐转化膜质量和耐蚀性能的影响。利用扫描电子显微镜、电子探针、能谱仪、X射线衍射和傅里叶红外光谱研究转化膜的表面形貌、化学成分和物相,采用析氢腐蚀实验和动电位电化学技术以及电化学阻抗研究磷化液温度对 Mg-Li-Ca 合金表面磷酸盐转化膜耐蚀性能的影响。结果表明：当溶液温度低于45℃时,膜层主要由Zn和ZnO组成,而当温度高于50℃时,膜层的主要相为Zn3（PO4）2·4H2O、少量的Zn和ZnO;在55℃温度下制备的磷酸盐转化膜的耐蚀性能最好;在40~50℃下制备的膜,由于镁基体与锌之间形成的电偶腐蚀而加快了其析氢速率。     

Study on wear behavior of plasma electrolytic oxidation coatings on aluminum alloy

Thick and hard ceramic coatings were fabricated on A356 aluminum alloy by using plasma electrolytic oxidation(PEO) technique.The microstructure and phase composition of the PEO coatings were examined by using SEM and XRD method.It is found that the PEO coatings are mainly composed of crystalline α-Al2O3 and mullite.The dry sliding wear test of PEO coatings were carried out on a ring-on-ring wear machine.Results shows that there is hardly no wear loss of polished PEO coatings while the wear rate of uncoated aluminum alloy is 4.3×10-5 mm3·(N·m)-1 at a speed of 0.52 m·s-1 and a load of 40 N.     

pH响应性聚合物抗菌涂层的制备及性能研究

目的 制备一种具有pH响应性的智能聚合物抗菌涂层,能按需实现涂层从防污到杀菌功能的转换.方法 以季铵盐甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛烷基溴化铵(DMAEMA-8C)、对-(2-甲基丙烯氧乙氧基)苯甲醛(MAEBA)和甲基丙烯酸异辛酯(EHA)作为共聚单体,通过自由基聚合制备了一种季铵盐聚合物PMQE-CHO,并将其利用浸涂技术在不锈钢316L(SS)表面制备季铵盐聚合物涂层SS-PMQE-CHO.随后,使用PEG-NH2对季铵盐涂层SS-PMQE-CHO表面进行接枝改性,得到pH响应性聚合物涂层SS-PMQE-PEG.对涂层的基本性能进行了表征.通过大肠杆菌和荧光素偶联的牛血清白蛋白(FITC-BSA)的附着力测试,评估涂层的防污和抗菌性能.利用抗菌实验表征涂层在不同pH条件下的抗菌效果.进行体外细胞毒性分析和溶血试验,评估涂层的生物相容性.结果 涂层结构致密规整、机械性能优异,具有良好的生物相容性和低溶血率,并且可以有效地防止BSA和大肠杆菌的粘附.在菌液里培养10 h后,涂层SS-PMQE-PEG-30和SS-PMQE-PEG-40表面的细菌与SS表面的细菌相比,分别减少了94％和96％.此时,PEG显示出有效的防污作用.在菌液里培养24 h后,菌液的pH值降低.涂层SS-PMQE-PEG-30和SS-PMQE-PEG-40的功能从防污转化为杀菌,杀菌效率分别为93％和92％.即使是在PBS中浸泡两周后,涂层仍呈现出良好的功能转化性能.结论 在正常条件下,涂层SS-PMQE-PEG中的PEG可以有效抵抗蛋白质和细菌的粘附.当涂层附近的微环境变为弱酸性时,席夫碱键发生断裂,此时涂层底部的杀菌层暴露出来,以杀死细菌并抑制感染的发生.     

Pulse electroplating of Ni-W-P coating and its anti-corrosion performance

Ni-W-P coatings were electrodeposited on copper substrates by pulse electroplating. Effects of electrolyte pH (1-3), temperature (40–80 °C), average current density (1–7 A/dm²) and pulse frequency (200–1000 Hz) on deposition rate, structure and corrosion resistance performance of Ni-W-P coatings were studied by single factor method. Surface morphology, crystallographic structure and composition of Ni-W-P coatings were investigated by means of scanning electron microscopy, X-ray diffractometry and energy dispersive X-ray spectroscopy, respectively. Corrosion resistance performances of Ni-W-P coatings were studied by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy in 3.5% NaCl solution (mass fraction) and soil-containing solution. It was found that the pulse electroplated Ni-W-P coatings have superior corrosion resistance performance and the electroplating parameters significantly affect the structure and corrosion resistance performance of Ni-W-P coatings. The optimized parameters of pulse electroplating Ni-W-P coatings were as follows: pH 2.0, temperature 60 °C, average current density 4 A/dm², and pulse frequency 600 Hz. The Ni-W-P coating prepared under the optimized parameters has superior corrosion resistance (276.8 kΩ) and compact surface without any noticeable defect.     

SiC陶瓷表面Mo-Ni-Si金属化及其与Ag的润湿性研究

采用真空熔烧工艺在SiC陶瓷表面制备了三种化学成分的Mo-Ni-Si金属化涂层,研究涂层的相组成和涂层/SiC陶瓷界面的微结构。通过座滴法实验考察纯Ag在SiC陶瓷涂层上的润湿与铺展特性,分析和讨论了Ag/金属化SiC陶瓷体系的界面行为。实验结果表明,该金属化涂层主要由Mo₅Si₃, MoSi₂, Ni₂Si, NiSi₂ 和MoNiSi组成,同时随着涂层中Mo的摩尔比由20%增加至40%,位于涂层表面的具有四方结构的MoSi₂晶粒逐渐消失。Ag对Mo20-Ni32-Si48、Mo30-Ni28-Si42、Mo40-Ni24-Si36金属化SiC陶瓷在1000 oC保温30分钟后对应的最终接触角分别为45o, 79o 和 85o,该结果与Ag滴和三种Mo-Ni-Si涂层之间的相互作用密切相关。同时在润湿试验前后,在Mo-Ni-Si涂层/SiC衬底界面没有发现明显的反应层。