TiO_2/SiO_2复合涂层光致亲水性及其机理研究

以钛酸四丁酯、正硅酸乙酯为前驱体,冰醋酸为水解抑制剂,用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/SiO2复合粒子。将复合粒子添加到醇酸清漆中,制备出自清洁涂层。研究表明:少量SiO2掺杂在一定程度上抑制了TiO2的晶型转变和晶粒长大,改善了复合涂层的亲水性。利用荧光光谱对亲水性机理进行了验证。     

基片温度对直流反应磁控溅射法制备玻璃基TiO2薄膜结构与亲水性的影响

在工作气压为 2 .0Pa的氧气氛下 ,通过改变基片温度 (室温 ,2 80℃ ,42 0℃ ) ,在预先镀 10nm左右SiO2 的普通玻璃基片上用直流磁控溅射法制备了 30 0nm左右的TiO2 薄膜试样。用X射线光电子能谱和X射线衍射仪分别研究了试样的表面元素组成、离子状态和物相组成 ,用接触角分析仪测试了试样在紫外光照射后的水润湿角。结果表明 :试样表面的钛离子都以 4价的形式存在 ,氧化钛表面易吸附OH-和CO32 - ,氧化钛中n (O)∶n (Ti) =1.90～ 1.97;基片不加热时 ,试样是非晶态 ,升高基片温度 ,薄膜结晶逐渐完善 ,并以锐钛矿形式存在。在相同时间的紫外线照射下 ,非晶TiO2 膜的润湿角从 34°降低到 2 2° ,而结晶完好的试样的润湿角从 18°～ 2 4°降低到 5°     

光催化超亲水性TiO_2-SiO_2薄膜的研究

采用溶胶 -凝胶法在普通载玻片上制备了TiO2 -SiO2 复合薄膜 .利用高温显微镜、SEM、红外光谱 (IR)和分光光度计 ,研究了SiO2添加量和镀膜层数对润湿角、薄膜微结构、透过率、光催化活性的影响 .结果表明 :通过在TiO2 薄膜中加入SiO2 ,能显著降低薄膜的润湿角 ,超亲水性状态可以保持很长时间 .低于 3 0 %SiO2 添加量 (以摩尔分数计 ) ,在煅烧过程中对TiO2 锐钛矿相晶粒生长有抑制作用 ,同时 ,光透过率提高 ,光催化活性有所下降 .在薄膜中 ,TiO2 和SiO2 分别单独形成颗粒 ,但有少量Ti—O—Si键形成 ,存在少量的复合氧化物 .当SiO2添加量为 10 %时 ,3层TiO2 -SiO2 薄膜的润湿角接近 0°,光催化活性为光照 2h甲基橙溶液降解率 5 3 % ,其性能最佳 .     

碳钢表面TiO2涂层耐蚀性和耐高温氧化性的研究

用溶胶 -凝胶法在碳钢表面制备TiO2 涂层。考察了络合物类型及其用量、水与乙醇用量对涂层耐蚀性( 10 %H2 SO4介质 )和耐高温 ( 65 0℃ )氧化性的影响。用正交设计法优选出涂层溶胶的组成与配比。结果为乙醇∶络合物M∶水∶钛酸丁酯 =47∶0 75∶3∶1,涂层的腐蚀速率和氧化速率分别为 1 480g/ (m2 ·h)和 6 610 (g/m2 ·h)     

亲水性无定型TiO_2/SiO_2薄膜及其强化传热性能研究

采用溶胶-凝胶技术在传热管表面涂覆TiO2/SiO2复合溶胶涂层,并通过优化热处理温度和干湿交替处理工艺,提升涂层的亲水性能和强化传热性能。试验结果显示,在热处理温度为200℃时,凝胶涂层以无定型结构为主;热处理试样经过6次干湿交替处理后,即可使表面接触角降低到10°左右;传热管表面较好的润湿性能,可显著提升降膜式换热器的换热效率。     

PE基聚硅氧烷/改性SiO2超疏水薄膜的构筑

使用十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)对纳米SiO2进行表面疏水改性,将得到的改性纳米SiO2(OTMS-SiO2)添加到有机硅树脂(SI)中,然后采用两步法在聚乙烯(PE)薄膜表面固化制备了复合涂层SI/OTMS-SiO2.通过FTIR、1HNMR、29SiNMR、TGA对OTMS-SiO2及复合涂层进行了表征,采用接触角测量仪、SEM、AFM对复合涂层疏水特性和形貌进行了测试和观察,最后对复合涂层的耐磨性和附着力进行了分析.结果表明,SiO2表面成功引入了OTMS,且OTMS-SiO2均匀附着在硅树脂涂层上,增加了表面粗糙度,得到了PE基固化超疏水复合涂层.当OTMS-SiO2添加量为正己烷质量的8％时,制得的复合涂层的水接触角为154°,滚动角为7°,并具有良好的耐磨性,其附着力可达4A等级.     

溶胶-凝胶法制备不锈钢表面SiO2-TiO2-Al2O3-ZrO2涂层

在乙醇中,分别以盐酸、醋酸为催化剂,以正硅酸乙酯、钛酸正丁酯、硝酸铝、氧氯化锆为金属醇盐前躯体,通过分步水解法制备了SiO2-TiO2-Al2O3-ZrO2复合溶胶,利用浸渍法将陈化后的复合溶胶涂覆到不锈钢表面制得透明的复合涂层。对SiO2-TiO2-Al2O3-ZrO2复合涂层进行了差热分析(DTA)、失重分析(TG)、红外光谱(IR)、X射线衍射分析(XRD)以及耐HCl、CuSO4和FeCl3溶液浸泡腐蚀实验。结果表明,涂层中存在TiO、SiO、AlO键的氧化物网状结构,其XRD图中出现了锐钛矿和板钛矿的相结构。该涂层致密,具有良好的耐蚀性能。     

超亲水性介孔SiO2/Bi2O3/TiO2分层薄膜的制备及其自洁净性能研究

采用溶胶-凝胶/旋转涂覆法在玻璃基板表面制备介孔SiO2/Bi2 O3/TiO2分层薄膜.采用XRD、UV-vis及表面接触角测量仪对薄膜的结构、透光性及超亲水性进行分析.结果表明,介孔SiO2/Bi2 O3/TiO2分层薄膜仍然保持了表面SiO2的介孔结构,在无光照条件下仍具有超亲水性.涂有硬脂酸的薄膜在紫外光照射后恢复了其超亲水性,具有良好的自洁净性能.且SiO2/Bi2 O3/TiO2分层薄膜表现出比单独的SiO2/TiO2和SiO2/Bi2O3分层薄膜更高的光催化活性.     

含氟聚合物纳米SiO2复合涂层的制备及性能研究

以1-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)、N-甲基全氟辛基磺酰基胺基丙烯酸乙酯(MPSAEA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚，然后利用原位复合技术引入纳米SiO2微粒，制备了均匀透明的SiO2纳米复合含氟聚合物材料。用红外光谱(FT—IR)、透射电镜(TEM)和电子衍射(ED)等表征了复合材料的形貌和结构。将聚合物用做涂层材料，用扫描电镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、接触角测定仪和显微硬度仪测定了涂层的形貌、涂层表面的化学成分、涂层与水的接触角随时间的变化、涂层的硬度变化，结果表明纳米复合聚合物可在玻片表面形成均匀光滑的涂层，涂层表面纳米SiO2和含氟成分共同存在，纳米SiO2复合涂层在室外放置半年以后仍保持良好的疏水性，并且纳米复合聚合物涂层的硬度随含氟单体含量的增加而增加。     

TiO2改性Al2O3微滤膜荷电性及其对膜水通量的影响

以硫酸钛、尿素为主要原料，采用均相沉淀法在Al2O3，微滤膜孔表面成功制备了一层纳米TiO2改性涂层。采用显微电泳法通过测定Al2O3，微滤膜颗粒表面TiO2涂层的zeta电位表征了TiO2涂层改性Al2O3微滤膜表面的荷电性，并探讨了微滤膜荷电性其对其水通量的影响。宏观电泳测试和Zeta电位分析表明，经TiO2改性后，Al2O3微滤膜表面荷电性能发生了明显改变，未改性膜Zeta电位等电点为pH=6．3，而改性后膜在pH=2-12时均荷负电。经TiO3改性Al2O3微滤膜的纯净水渗透通量较未改性时明显提高；当pH=6．6时，经TiO2改性后Al2O3微滤膜表面zeta电位绝对值的变化规律与相应的改性Al2O3微滤膜的纯净永渗透通量的变化趋势完全一致， 表明微滤膜水过滤通量的提高与改性涂层改变了膜孔表面的电动性质密切相关。     

纳米TiO2颗粒表面无机包覆方法及原理

对纳米TiO2颗粒进行表面处理是氧化钛工业中的关键步骤，目前主要采用的是在其表面包覆一层无机氧化物，以提高纳米TiO2的分散性、遮盖TiO2表面的光化学活性点等。本文阐述了纳米TiO2表面包覆氧化硅和氧化铝的工艺条件和热力学基础，并以硅为例着重讨论了包覆的动力学基础。     

TiO_2/SiO_2的制备及其对DDVP光催化性能的研究

采用溶胶 -凝胶法制备了负载型光催化剂 Ti O2 Si O2 ,并用所制样品对有机磷农药 2 ,2 -二乙烯基二甲基磷酸酯 ( DDVP)进行光降解实验。用扫描电镜 ( SEM) ,红外光谱 ( IR)对所制样品进行了检测 ,讨论了制备条件 ,试剂用量等因素对 Ti O2 Si O2 制备及降解性能的影响。结果表明 :制备条件选用粒径为 180～ 2 5 0 μm的硅胶 ,浸渍时间 12 h,RH=90 %时所制样品的催化效果最好。     

溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/SiO2复合薄膜的研究

用溶胶-凝胶法在清洁的玻璃表面成功制备了均匀透明的纳米TiO2/SiO2复合薄膜,并用扫描电镜,红外光谱仪,综合热分析仪和接触角测定仪对薄膜的结构和性质进行了研究。结果表明:TiO2/SiO2复合薄膜由晶粒小于10nm的球形颗粒组成,表面均匀,结构致密,具有平整的组织结构;引入SiO2后可以抑制薄膜中TiO2晶粒的长大,且能显著降低薄膜的接触角,增强薄膜的亲水性。     

SiO_2对低温液相法制备锐钛型TiO_2/SiO_2纳米复合膜性能的影响

采用浸渍提拉法在玻璃表面制得SiO2/TiO2纳米复合膜,筛选出SiO2∶TiO2优化摩尔比为0.1∶1。结果表明,加入SiO2可有效提高TiO2膜层均匀性,降低晶粒直径,纳米复合膜对甲基橙溶液光催化降解率为38.58%,光照30min后膜接触角为5(°),纳米膜与玻璃之间附着力达到1级,且对各类介质均具有良好的耐蚀性。     

超细二氧化钛分散性研究

讨论了超细二氧化钛粉体的凝聚和分散机理,使用水合Ａｌ２Ｏ３、水合ＳｉＯ２、水合Ｆｅ２Ｏ３为改性剂对ＴｉＯ２粉体进行表面处理,对产品进行了分散性、润湿性检验,并对其电镜照片进行了分析。     

用表面处理法降低TiO_2粉末光活性问题的研究

本工作采用了两种简便的方法即用不同金属盐和金属氧化物对两种晶型(锐钛矿型和金虹石型)TiO_2粉末进行表面处理来降低TiO_2的光活性并对两种表面处理方法的优缺点作了比较,在评价TiO_2光活性时采用异丙醇光氧化反应的方法。实验证明,用金属盐表面处理TiO_2,其光活性有明显降低。用金属氧化物对TiO-2进行表面处理,在氧化物/TiO_2比例适当时也可以得到与金属盐表面处理TiO_2的同样效果。此外,我们还对TiO_2表面处理后能降低其光活性的作用机制问题进行了讨论。     

氧化铝粒子化学气相包覆氧化钛的过程研究

探讨了回转炉化学气相淀积（CVD）包覆新工艺,利用Ti（OC_4H_9）_4水解,在Al_2O_3粒子表面实现了TiO_2包覆,研究了包覆过程特征。结果表明,TiO_2在Al_2O_3粒子表面的包覆是成功的,并具有一定的致密性,包覆量为0.1%～10%;化学气相包覆过程中既存在成膜包覆,又存在成核包覆,通过控制反应物浓度等方法可以强化成膜包覆,提高包覆效果。     

SiO2和Al2O3在TiO2表面的成核包覆与成膜包覆

从理论和实验上研究了ＴｉＯ２表面包覆的机理和工艺条件,分析了ＴｉＯ２成膜包覆与成核包覆的动力学控制因素,并提出了 ＴｉＯ２与包覆物之间的微观结构模型．实验研究了对 ＴｉＯ２进行硅、铝二元包膜的过程,测得二氧化钛在浆液中的等电点为 ３．６． ｐＨ＝１０左右有最大的Ｚｅｔａ电位,有利于颗粒分散．硅酸聚合速度研究表明,ＰＨ＝９～１０时硅酸聚合速度降低,有利于形成均匀致密的膜,因而最佳包覆ｐＨ值为９～１０．从ＸＰＳ 谱中钛的 ２ｐ轨道电子结合能推测,包覆层的硅和铝是以化学键结合于 ＴｉＯ２表面．     

SiO2表面上制备纳米TiO2中水量对TiO2含量和形貌的影响

利用吸附相反应技术在SiO2表面原位制备了纳米TiO2,研究水的加入量对TiO2粒子制备的影响。用分光光度法测定乙醇体相中Ti含量随反应时间的变化,发现Ti含量呈现先快后慢的变化趋势,且水量在1．0～1．1ml。时Ti含量出现急剧变大。Ti含量的这一突变区域通过电子色散能谱仪对载体SiO2表面Ti含量的测定得到了进一步地确定。由透射电子显微镜观察到SiO2表面TiO2粒子存在着两种不同的形貌：覆盖在SiO2表面黑色区域和直径在1nm左右的单一小粒子。X射线衍射分析表明：TiO2晶粒粒径随着水量的增加而变大。实验结果发现：在不同的水量下,钛酸丁酯能够与吸附层和乙醇体相中的水以及SiO2表面羟基发生水解缩合反应。3种反应的不同反应速率导致了Ti含量曲线中的不同斜率,另外钛酸丁酯在醇体相中的水解也导致体系中Ti含量的急剧变大。     

硅烷偶联剂表面改性二氧化钛粒子超疏水性能研究

针对无机二氧化钛（TiO2）粒子在有机体系中的分散性问题,采用硅烷偶联剂KH-570对无机填料钛白粉（二氧化钛,TiO2）的表面进行有机化改性;并通过红外光谱（FT-IR）、接触角测试、沉降实验、扫描电子显微镜（SEM）等手段表征表面改性TiO2粒子的结构,测试其超疏水性能,分析超疏水表面形成的机理。结果表明,经KH-570表面改性的TiO2粒子的疏水性和分散性得到明显改善,当KH-570质量分数达到15%时,表面改性的TiO2涂层与水的静态接触角达152.5˚,表现出良好的超疏水性能。