掺氮TiO_(2-x)N_x薄膜托槽的制备及其性能研究

利用射频磁控溅射制备了氮掺杂TiO2-xNx薄膜托槽,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段表征了托槽表面薄膜的结构、形貌,并通过原子力显微镜(AFM)、多功能材料表面试验仪等研究了TiO2-xNx薄膜与基底托槽的附着力、TiO2-xNx薄膜托槽的表面粗糙度以及表面摩擦系数。结果表明制备的托槽表面为均一的锐钛矿相结构TiO2-xNx薄膜,晶粒粒径为30nm,纳米TiO2-xNx薄膜托槽表面致密、平整,薄膜与托槽衬底结合紧密、附着性好,托槽表面粗糙度降低,摩擦系数变小,改善了托槽表面性能,为抗菌性研究奠定了基础。     

TiO_(2-x)N_x薄膜托槽的摩擦性能研究

通过射频磁控溅射法,在不锈钢金属托槽表面制备了不同厚度的TiO2-xNx薄膜。薄膜的晶体结构,表面形貌和表面粗糙度分别通过X射线衍射、扫描电子显微镜和2206型表面粗糙度测量仪分析。通过14FW往复摩擦磨损测试仪考察薄膜托槽体外摩擦性能。结果显示,所制备的纳米TiO2-xNx薄膜为锐钛矿型,结构均匀致密。不同厚度的TiO2-xNx薄膜托槽的动、静摩擦系数不论干燥或湿润条件下均小于对照组。在同一湿性环境下,随薄膜厚度增加TiO2-x Nx薄膜托槽摩擦系数呈递减趋势。TiO2-xNx薄膜托槽表现出了良好的低摩擦性能。     

TiO2薄膜发展现状及APCVD制备掺氮TiO2性能研究

概述了TiO2的国内外发展现状,从原理、改性等方面详细介绍了TiO2的光催化特性,并对TiO2的制备方法进行了总结概括.用APCVD法所做的气体流量系列掺氮TiO2样品进行测试分析发现,氮已经掺入TiO2中,氮的掺杂改善了薄膜表面的亲水性能.     

掺氮类金刚石薄膜的制备与性能研究

利用空心阴极放电在玻璃基底表面沉积掺氮类金刚石(DLc)薄膜.拉曼光谱(Raman)分析表明,所制备的碳膜具有典型的类金刚石结构.扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析了薄膜表面形貌和粗糙度;利用摩擦磨损仪测量膜的摩擦磨损性能.结果表明,氮的掺入使得薄膜中颗粒致密平整,改变了薄膜的表面微观形貌,进而改善了薄膜的摩擦磨损性能.     

超细晶粒钛表面掺钽TiO2薄膜的微结构及血液相容性研究

采用直流反应磁控溅射法在超细晶粒钛表面沉积掺钽TiO2薄膜,研究了不同掺Ta量对超细晶粒钛表面TiO2薄膜结构、形貌和血液相容性的影响规律.结果表明,超细晶粒钛具有强烈的诱导金红石相形核效应,室温下可以获得超过90%含量的金红石型TiO2;Ta的掺入具有细化薄膜晶粒并抑制金红石相形成的作用;掺入少量Ta的TiO2薄膜具有较优的血液相客性;掺入过量Ta的TiO2薄膜为无定形结构,因抑制金红石相形成反而恶化TiO2薄膜的血液相容性.     

APCVD法制备掺氮二氧化钛薄膜及其性能研究

采用常压化学气相沉积(APCVD)法,以四氯化钛(TiCl4)、氧气(O2)氨气(NH3)作为先驱体,成功制备了掺氮二氧化钛(TiO2)薄膜.通过对其进行扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见透过光谱(UV-VIS)研究后发现,氮掺杂后在二氧化钛薄膜中引入Ti4O7相,抑制了锐钛矿相向金红石相的转变,光吸收限发生红移,相应从365.8nm红移到了402.6nm,提高了薄膜在可见光照射下的光催化效率,并改善了薄膜表面的亲水性能.     

掺氮二氧化钛薄膜的常压化学气相沉积及其结构性能研究

用常压化学气相沉积（APCVD）法，以四氯化钛（TiCl4）、氧气（O2）和氨气（NH3）作为气相反应先驱体，成功制备了掺氮二氧化钛（TiO2）薄膜。XRD、XPS和UV—Vis透射光谱研究表明，氮掺杂在二氧化钛薄膜中引入Ti4O7相，抑制了锐钛矿相向金红石相的转变；氮掺杂促使光吸收限红移，提高了薄膜在可见光照射下的光催化效率，并改善了薄膜表面的亲水性能。该工艺成本低廉，成膜速度快（150nm／min），适用于工业化浮法玻璃生产线，产业化前景广阔。     

Ag/TiO_(2-x)N_x纳米管的光电催化性能

在0.5wt%NaF+1mol/L Na2SO4溶液中,20V电压下,通过阳极氧化的方法,在纯Ti片表面制备出与基底垂直、排列整齐有序的TiO2纳米管,将制得的TiO2纳米管在500℃、氨气的气氛下退火2h,然后,在0.5mol/L AgNO3溶液中用12W的紫外灯照射24h,制备出Ag/TiO2-xNx纳米管,并用XRD,SEM和XPS进行表征.实验结果显示,在紫外光下,Ag/TiO2-xNx纳米管的光电催化降解效率比TiO2纳米管的光电催化降解效率提高了39.68%;在可见光下,Ag/TiO2-xNx纳米管的光电催化降解效率比TiO2-xNx纳米管可见光光电催化的降解效率提高了12%.可见光光电催化16h后,初始浓度为10×10-6mol/L的亚甲基蓝降解率达到50.53%.     

纳米结构316L不锈钢基掺钽TiO_2薄膜生物活性研究

采用射频磁控溅射技术在表面微结构纳米化316L不锈钢和粗晶粒316L不锈钢基体上制备掺钽TiO2薄膜。采用扫描电镜和X射线衍射仪分析薄膜形貌和晶体结构,用体外模拟人体体液浸泡实验研究薄膜的生物活性。结果表明:表面微结构纳米化的316L不锈钢具有强烈诱导掺钽TiO2薄膜形核效应;316L不锈钢表面微结构纳米化能显著提高自身及其表层掺钽TiO2薄膜的生物活性;316L不锈钢表面纳米化后,其表层掺钽TiO2薄膜诱导的羟基磷灰石形貌由原先的球状变为多孔网状结构。     

掺氮N型纳米金刚石薄膜的电化学表面氢化及表征

针对掺氮N型纳米金刚石薄膜独特的结构特征,采用温和的电化学阴极表面极化处理成功实现了掺氮N型纳米金刚石薄膜的表面氢化。通过X射线光电子能谱(XPS)、表面接触角、电化学电容-电压分析、Raman光谱、扫描电子显微镜(SEM)表征,详细分析了阴极极化处理前后掺氮N型纳米金刚石薄膜的表面结构以及微观结构。结果表明,该阴极极化处理工艺不仅能够成功获得表面氢终止状态,而且对薄膜的微观结构尤其是晶界处sp2杂化态碳相无明显影响,说明该工艺是一种高效无损的掺氮N型纳米金刚石薄膜表面氢化工艺。     

Ni2O3/TiO2-xNx可见光催化剂的制备及表征

用溶胶-凝胶法制备了一种新型可见光催化剂Ni2O3/TiO2-xNx,用热分析、X射线光电子能谱及X射线衍射等进行了分析表征,并以偶氮染料阳离子红为目标污染物,分析了催化剂可见光下的催化活性.结果表明,Ni2O3/TiO2-xNx催化剂样品450℃处理后呈锐钛矿型.N元素进入TiO2晶格,Ni元素以Ni2O3的形式游离于TiO2晶格之外.相对于无掺杂TiO2,Ni2O3/TiO2-xNx催化体系由于N元素的掺杂使其在可见光区域的吸收大大增强, Ni2O3掺入加快了光生电子-空穴的分离和转移,因此可见光下的催化活性和光电化学活性大大提高.     

PEALD原位掺杂制备纳米TiO2-xNx光催化剂

采用等离子体增强型原子层沉积(PEALD)系统原位掺杂制备了TiO_2-xN_x光催化剂。利用光电子能谱(XPS)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、光致发光(PL)光谱和紫外–可见光(UV-Vis)光谱对催化剂进行了表征, 并研究了TiO_2-xN_x纳米薄膜在可见光照射下水接触角的变化和催化降解亚甲基橙(MO)溶液的性能。结果表明, 等离子体功率变化可以改变掺入氮原子的结构, 在功率为50 W时主要形成替换式氮原子, 含量约为1.22at%, 晶体为锐钛矿(101)型。结构无明显缺陷, 且掺杂后TiO_2-xN_x薄膜光生电子–空穴对复合率低, 有利于光催化效率的提高。该方法解决了传统ALD工艺制备TiO_2-xN_x光催化剂时容易形成氧空位的问题, 实现了TiO2-xNx纳米材料的可见光(λ<800 nm)吸收和可见光光催化性能。     

改性纳米TiO_2薄膜超亲水性的研究进展

纳米TiO2超亲水薄膜是新型的功能性薄膜,在自洁、防雾和生物兼容性应用等方面起着重要的作用。由于普通的TiO2薄膜禁带宽度较大,亲水性能不佳,使其实际应用受到极大的限制,改性是提高TiO2薄膜超亲水性能的重要手段。因此,对TiO2进行改性就成为该领域的关键课题之一。文中综述了纳米TiO2薄膜的超亲水性机理,以及实现超亲水性表面的改性方法。     

金属托槽表面TiO2-xNx薄膜的生物摩擦磨损性能研究

考察金属托槽表面掺氮TiO2-xNx薄膜的生物摩擦磨损性能。采用射频磁控溅射法在不锈钢金属托槽原材料表面制备掺氮TiO2-xNx薄膜,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)技术分析薄膜微观结构,利用UMT-2MT型摩擦磨损试验机考察薄膜的体外生物摩擦磨损性能。结果表明所制备的掺氮TiO2-xNx薄膜为锐钛矿结构,纳米量级,薄膜均匀致密;在干摩擦及人工唾液和Hank’s溶液的润滑条件下,掺氮TiO2-xNx薄膜均表现出良好的抗磨损低摩擦性能。     

非贵金属Co5.47N/N-rGO助催化剂增强TiO2光催化制氢性能

高效稳定的光催化剂或助催化剂研究一直是光催化领域的重要课题之一。本研究以氧化石墨烯、氯化钴和2-甲基咪唑为前驱体, 结合液相法和氨气氮化法制备了负载Co_5.47N的氮掺杂还原氧化石墨烯(Co_5.47N/N-rGO), 其中Co_5.47N高度分散、晶粒尺寸为10~20 nm。Co_5.47N/N-rGO可以作为助催化剂有效地改善商业二氧化钛(P25)的光催化分解水制氢性能, 当其质量分数为25%时, 催化剂的制氢性能可以达到11.71 mmol·h ^-1·g ^-1, 相比于纯P25提升了90倍, 与负载贵金属Pt的性能相当(11.88 mmol·h ^-1·g ^-1), 并且具有良好的稳定性。本研究为高效非贵金属助催化剂的研制提供了新思路。     

掺杂TiO2的纳米多孔SiO2薄膜的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法、分子模板法及旋转涂覆法在硅衬底上制备掺杂TiO2的SiO2薄膜，并采用差热分析（DSC-TGA）、红外吸收光谱（FTIR）、X射线衍射、小角衍射（SAXS）、原子力显微镜（AFM）、台阶仪（Atomic-Profiler）以及纸擦拭法（paper-wiping method）和胶带剥离法（adhesive tpe-stripping method）对薄膜的性能进行了分析与表征，结果表明，薄膜的最佳热处理温度为400℃，所制备的掺杂TiO2的SiO2薄膜为多孔结构的无定形态，具有较好的机械性能，平均孔径随着膜层的增加而减小，一层膜和两层膜的平均孔径分别为87.4nm和62.8nm，厚度分别为538.7nm和1032.3nm。     

热处理温度对TiO2薄膜结构及电色性能的影响

采用溶胶-凝胶法在镀有ITO透明电极的玻璃上制备了TiO2电致变色薄膜,用XRD、FT-IR、SEM、TG-DTA、分光光度计和电化学工作站等研究了热处理温度对其成分、结构和电致变色性能的影响.结果表明:350℃以下,薄膜呈非晶态;450℃时形成锐钛矿结构,同时出现网状分布的缝隙.薄膜具有较弱的阴极电致变色效应,对可见光的调制幅度随温度的升高而降低.当温度从120℃上升到450℃时,样品的K值由0.56升高到0.93,循环寿命由不足50次增加到10000次以上,注入电荷密度则由14.12 mC/cm2下降到6.79 mC/cm2.350℃处理的薄膜具有较好的综合性能,适于制备透射型电致变色器件的对电极.     

溅射功率对TiO2薄膜结构与特性的影响

采用射频磁控溅射法,在室温和不同功率条件下,在soda-lime玻璃衬底上成功制备出TiO2薄膜。运用X射线衍射(XRD)仪、能谱仪、拉曼(Raman)光谱仪、PL光谱、紫外—可见(UV-VIS)分光光度计等对样品进行了表征分析。分析结果表明:当溅射功率小于100 W时,在soda-lime玻璃衬底上制备的TiO2薄膜为无定形结构。当溅射功率大于等于150 W时,所得TiO2薄膜中出现锐钛矿结构。在本实验中,随溅射功率的增加,TiO2薄膜的结晶越好,晶粒的粒径不断增大且沿(101)取向生长。当在氧气气氛中500℃退火2 h后,制备的TiO2薄膜中锐钛矿相晶粒尺寸增加了17%。在本实验条件下,随着溅射功率的增加,薄膜厚度明显增加,薄膜厚度与溅射功率基本成线性关系。通过光催化降解实验得出,所得到的纳米TiO2薄膜对亚甲基兰溶液具有较强的降解能力。     

磁控溅射制备TiO2薄膜的抗凝血性能

用射频磁控溅射法在生物玻璃基片上沉积TiO2薄膜.通过研究基片温度和热处理对薄膜表面抗凝血性能的影响,比较了基片沉积薄膜前后抗凝血性能的变化,结果发现,在基片温度为500℃制得的TiO2薄膜的抗凝血性能较好,而导致薄膜表面抗凝血性能变化的主要原因在于薄膜表面能、表面结构和形貌的变化.