具有自洁和耐磨功能SiO2/TiO2减反膜的制备与研究

以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸正丁酯(TBOT)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了SiO2溶胶和TiO2溶胶,利用浸渍提拉法制备了SiO2/TiO2双层减反膜.用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、椭圆偏振光谱仪和接触角测量仪等分析表征了薄膜的特性,以光催化降解甲基橙溶液实验来评价薄膜的自洁功能,考察了SiO2/TiO2双层减反膜的耐磨擦性.结果表明,SiO2/TiO2双层减反膜在400~800nm可见光波段的透光率最高可达97.2%,薄膜表面平整,结构致密且粗糙度小,经紫外灯照射后薄膜的水接触角接近0°,光催化2h后可将5mg/L的甲基橙溶液降解43.6%.SiO2/TiO2减反膜还具有优良的耐磨擦性能.     

干燥方式对SiO2/TiO2减反膜性能的影响

用溶胶-凝胶法在清洁的K9玻璃表面成功制备了均匀透明的纳米SiO2/TiO2复合减反射薄膜。分别采用远红外干燥、真空干燥、冷冻干燥、微波干燥等不同的干燥方式和不同干燥时间对同一薄膜进行热处理,系统地研究了不同干燥方式、温度、时间对薄膜的粗糙度、表面形貌及透射率的影响。结果表明,薄膜的最佳干燥条件为真空干燥箱160℃,干燥10h。     

溶胶-凝胶SiO2减反膜的制备与光学性能研究

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO₂减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能,是高功率激光装置中的重要组成部分,但其与光学元件之间的结合强度低,使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO₂减反膜为基础,通过提拉法在其表层涂覆致密的SiO₂薄层后得到机械强度提升的双层SiO₂减反膜(SiO₂-MTES),并与常用的单层氨固化SiO₂减反膜(SiO₂-HMDS)进行相关应用性能的综合比较。结果表明,涂覆SiO₂-MTES的熔石英在约800 nm处的峰值透过率大于99.6%,运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该双层SiO₂减反膜的零几率激光损伤阈值为51.9 J/cm²(1064 nm, 9.1 ns),与涂覆SiO₂-HMDS的性能相当。同时, SiO₂-MTES膜层与水的接触角达到117.3°,...     

PVA对SiO2减反膜表面结构的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)为有机硅源,乙醇为溶剂,NH3.H2O为催化剂,采用溶胶-凝胶技术,加入PVA(聚乙烯醇)添加剂,在玻璃上用旋涂法制备减反膜,并对其进行热处理;分别采用椭偏仪和扫描电镜对所制备减反膜的结构、物性进行研究,研究PVA添加剂对减反膜结构、折射率的影响。结果表明:适量的PVA添加剂可以控制SiO2太阳电池减反膜的开裂。     

醇硅比对太阳能玻璃用多孔SiO2减反膜性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺在碱催化条件下制备了多孔结构的纳米SiO2薄膜,研究了不同醇硅比对溶胶体系的粒度分布、薄膜折射率以及透过率的影响。用纳米粒度分析仪测试了溶胶的颗粒分布,用紫外-可见-近红外分光光度计、椭偏仪、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)测试了薄膜的光学性能、折射率、膜厚和显微形貌等。结果表明:随着醇硅比的增大,溶胶体系粘度下降,凝胶时间延长,颗粒度下降,折射率有升高的趋势;制备的增透玻璃膜层折射率为1.24,可见光透过率达到98.22%。     

溶胶-凝胶法制备宽带减反膜

为了克服单层减反射膜剩余反射高，色彩还原性能差的缺点，需要制备宽带减反膜。纳米多孔SiO2薄膜可以实现很好的宽带减反效果。本文用光学薄膜设计程序模拟了光学参数的变化对薄膜光学性能的影响，优化了薄膜的光学参数。实验上通过酸碱两步法和溶胶-凝胶技术制备了折射率梯度的纳米多孔SiO2宽带减反膜。采用椭偏仪、FE-SEM、紫外-可见分光光度计等方法研究薄膜的光学特性和表面形貌。结果表明实验制备的SiO2薄膜具有可控的纳米多孔结构，折射率在1．18～1．43之间可连续调节。形成的宽带减反膜在可见光区域的平均反射率仅为0．44％。     

辛基三甲氧基硅烷改性SiO2疏水减反膜的制备

以正硅酸乙酯为前驱体, 氨水为催化剂制备标准SiO₂溶胶, 然后在回流前后分别对普通SiO₂溶胶添加适量的辛基三甲氧基硅烷(OTMS)进行修饰, 得到OTMS改性SiO₂溶胶。用未进行OTMS修饰、回流前修饰和回流后修饰的溶胶分别制备减反膜, 并使用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振波谱仪、紫外-可见-近红外分光光度计、原子力显微镜和接触角测试仪对薄膜的结构和性能进行表征。结果表明: 回流前添加OTMS修饰剂制备的改性SiO₂减反膜具有最优异的耐潮湿环境稳定性能, 最高透过率可达99.7%以上; 与水的接触角达到120°, 在潮湿环境中放置4 w后, 透过率只下降0.23%。     

SPPO/SiO2/PWA复合质子交换膜的制备及性能

利用溶胶-凝胶法制备出了SPPO/SiO2/PWA复合质子交换膜,对膜的离子交换容量(IEC)、平均当量重量(EW)、磺化度(SD)、吸水性、溶胀率、质子电导率、Tg进行了表征,此外,还对膜的结构进行了FT-IR、SEM表征,结果表明,所制得的掺杂2%～5%SiO2和3%PWA的SPPO复合膜在100℃、100%相对湿度时的质子电导率与Nafion-117?膜相近,有望作为质子交换膜使用。     

TiO2纳滤膜的制备及其离子截留性能

以钛酸四异丙酯为前驱体,通过聚合溶胶路线制备出平均尺寸约1.2 nm的TiO2溶胶.采用浸浆法,经过一次涂膜,在平均孔径约为3nm的片状γ-Al2O3/α-Al2O3支撑体上制备出完整无缺陷的TiO2纳滤膜.详细考察了煅烧温度对非担载膜(TiO2粉末)和TiO2纳滤膜性能的影响.在350℃的煅烧温度下制备出孔径约为1.5nm的TiO2纳滤膜,该膜对PEG的截留分子量为890,纯水渗透通量为5.3 L/(m2 h)(8×105Pa,20℃);并详细考察了该膜对NaCl、CaCl2、Na2SO4、MgCl2和Ni(NO3)25种溶液的截留性能.结果表明,在pH=4,压力5×105Pa的条件下,Ti-350膜对0.025 mol/L CaCl2和MgCl2溶液的离子截留率分别达到96.5%和92.8%.     

Ag/SiO2抗菌材料的制备及抗菌性能研究

以甲基三乙氧基硅烷为疏水性前驱物,采用溶胶-凝胶法制备单质银掺杂的疏水性二氧化硅(Ag/SiO2)材料。通过XRD、紫外-可见光谱和红外光谱分析,对Ag/SiO2材料的物相和化学结构进行了表征,并研究了其对大肠杆菌和地表水样的抗菌性能。结果表明,Ag/SiO2材料中的银元素以单质形式存在,具有疏水性Si-CH3基团,单质银的掺杂对Ag/SiO2材料的化学结构影响不明显。随着银含量的增加,Ag/SiO2材料的抑菌性明显增强,银含量nAg=0.15时,其对大肠杆菌抑菌率达91.86%,对地表水样的抑菌率达92.38%,具有较好的抑菌广谱性。     

TiO2纳米丝的制备

通过阳极氧化制备了多孔性氧化铝膜,并以其为模板,采用溶胶凝胶法制得了TiO2纳米丝.     

Ni2+掺杂TiO2光催化剂的制备及性能研究

选取Ni 2+掺杂量、冰醋酸、浓硝酸、煅烧温度设计正交实验,采用溶胶-凝胶法制备Ni 2+掺杂TiO2光催化剂,利用Raman、XRD、TEM等检测技术对其进行表征。通过与溶胶-凝胶法制备的纯TiO2纳米光催化剂进行对比,结果表明:Ni 2+掺杂TiO2光催化剂的TEM图像显示为球形粒子集合体,XRD图谱峰值降低,晶粒细化,拉曼光谱谱峰宽化、蓝移。以甲基橙模拟染料废水的降解率考察Ni 2+掺杂TiO2光催化活性,最佳条件下,Ni 2+掺杂TiO2对甲基橙的降解率为87.21%。     

TiO2/Hβ光催化剂的制备及性能研究

以钛酸丁酯为钛源,Hβ分子筛为载体,采用溶胶-凝胶法制备了负载型TiO2/Hβ复合光催化剂,并以甲基橙为模型反应物评价光催化剂的性能。结果发现,催化剂适宜的制备条件是:钛酸丁酯用量为10mL,蒸馏水加入量为3.0mL,乙醇水溶液pH值为3,焙烧温度为500℃。当用4.8g/L催化剂样品处理20mg/L的甲基橙溶液时,降解率为88.7%。     

纳米SiO2制备及改性

为了改善纳米SiO2的分散性,用溶胶-凝胶技术制备了纳米SiO2凝胶,并用不同改性剂对粉末进行了表面改性.采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、粒度分析仪(PSA)、紫外-可见光分光光度计(UV-VS)等分析了纳米SiO2的粒径及分散性.结果表明,正硅酸乙酯的水解和缩合反应条件直接影响纳米SiO2粉体的粒径大小.KH-550硅烷偶联改性剂用量、改性时间等因素对改性效果有明显的影响.当改性剂用量为4.1%(质量分数),改性时间为2h时,可得到高分散性的纳米SiO2粉体.纳米SiO2粉末易发生团聚,只有对其进行表面改性,才能得到疏水性纳米SiO2粉末.     

制备参数对SiO2气凝胶结构与性能影响的研究进展

SiO_2气凝胶是具有优异性能的新型多孔纳米材料,是国内外热学、光学、声学及电学等学科的研究和发展热点。SiO_2气凝胶的制备包括凝胶形成、凝胶老化及后处理3个阶段,其结构和性能与制备参数有关。对3个阶段制备参数的影响规律进行了综述。针对凝胶形成阶段,从硅源种类、化学配比、pH值、反应温度及水解时间5个参数进行概述;针对凝胶老化阶段,从老化温度与时间两个参数进行概述;针对后处理阶段,从干燥剂种类、改性剂种类和浓度及改性温度与时间5个参数进行概述。通过进一步探索制备参数对SiO_2气凝胶结构与性能影响的规律,不断优化生产制备工艺,对推动SiO_2气凝胶规模化生产及推广应用有指导意义。     

光和传统热固化对SiO2减反膜影响的对比

以正硅酸乙酯(TEOS)为有机硅源,采用溶胶-凝胶技术,通过调节添加剂控制溶胶溶液性能,然后分别用光固化和传统电阻炉固化两种不同的热处理方案,制备出低折射率SiO2光学减反薄膜。分别采用椭偏仪、扫描电镜等对所制备薄膜的结构、物性进行研究。研究结果表明:光固化比传统电阻炉固化减反膜折射率低。     

膜厚对SnO2∶Sb薄膜红外光学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备了Sb掺杂SnO_2(SnO_2∶Sb)薄膜。研究了膜厚对SnO_2∶Sb薄膜红外光学性能的影响,利用X射线衍射仪、分光光度计、霍尔效应测试系统对薄膜样品进行表征和测试。结果表明:SnO_2∶Sb薄膜为四方金红石型结构;当膜厚为1220nm时,薄层电阻最小,为157Ω/□;在红外波段,透射率随膜厚的增加显著下降,当膜厚为890nm时,在波长2000nm处,透射率接近于0,膜厚为1220nm时,在波长1750nm处,透射率为0。     

用于分离CH4/CO2疏水性SiO2膜的制备

分别采用KH-570,KH-560和A-151代替部分TEOS作为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了疏水性SiO2气体分离膜,利用IR,BET,TG,SEM以及接触角测试仪等对其进行了表征,并对(0.8KH-570)SiO2膜进行了CH4/CO2气体渗透性能评价。结果表明,当A-151,KH-570和KH-560与TEOS的摩尔比均为0.8时,膜的接触角分别从28.6°增大到97.8,94.2°和90.7°。膜样品的疏水性增强,修饰后的膜孔径分布更加狭窄,平均孔径减小,抵抗水蒸汽的能力明显增强;膜层无开裂,表面完整。其中,KH-570修饰的膜性能较好,在n(KH-570)/n(TEOS)=0.8时,压力为30kPa的条件下,(0.8KH-570)SiO2膜对CH4/CO2的分离因子为2.13,大于纯SiO2膜的分离因子(1.58)和努森扩散理论的分离因子(1.67),分离效果较好。     

Pd/SiO2溶胶的制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法,以甲基三乙氧基硅烷(MTES)为疏水性前驱物,PdCl2为Pd源,制备Pd/SiO2溶胶,研究钯含量对Pd/SiO2溶胶的黏度、稳定性、粒径分布、化学结构的影响以及Pd元素的物相转变情况。结果表明:随着钯含量的增加,Pd/SiO2溶胶的黏度逐渐增加,凝胶时间逐渐缩短,Zeta电位逐渐降低,胶粒平均粒径逐渐增大,当Pd/Si摩尔比达到0.10以后,溶胶粒子的粒径分布变宽,平均粒径略有减小,甚至使Zeta电位变为负值,溶胶的聚集稳定性劣化。为获得稳定性好且粒径分布较窄的Pd/SiO2溶胶,应选择Pd/Si摩尔比≤0.08。Pd/SiO2溶胶以Si-O-Si键为主,体系中具有疏水性的Si-CH3基团,所形成的SiO2分子具有线型结构,钯含量的增加对Pd/SiO2溶胶的化学结构影响不大。Pd/SiO2溶胶真空干燥后,Pd元素主要以PdCl2的形式存在,经350℃焙烧,PdCl2还原为单质Pd。     

SiO2-TiO2自清洁防反光薄膜的制备与表征

采用溶胶-凝胶浸渍-提拉法,通过改变镀膜顺序和镀膜速率制备了TiO2/SiO2(ST)和SiO2/TiO2(TS)型的一系列SiO2改性TiO2双层薄膜.薄膜的形貌、光透性、光催化活性、亲水性等分别用场发射扫描电镜(FESEM)、分光光度计、光降解甲基橙等表征方法进行了分析.结果表明:SiO2膜层因其低反射指数,在ST...