钛上阳极氧化生成TiO2光催化薄膜的结构与性能

研究了电化学阳极氧化在钛上制备的纳米晶多孔TiO2光催化薄膜的结构与光催化特性。将工业纯钛片或钛箔暴露于电介质溶液并加一定电压，钛表面将氧化生长多孔TiO2薄膜。适当控制氧化电压、溶液温度，得到非晶氧化膜，再进行晶化处理，得到锐钛矿相纳米晶TiO2薄膜。其晶粒尺寸约在10nm～30nm。用SEM，TEM，XRD表征TiO2薄膜的形貌与相结构。用光谱仪测定了薄膜对入射光的吸收特性，表明电化学氧化制备的纳米晶二氧化钛薄膜对近紫外入射光产生强烈的吸收，显示纳米结构的量子效应。测定了薄膜对酸性红溶液的光催化降解效率，结果表明反应30min后薄膜对酸性红的光催化降解率可达95％以上。     

TiO2光催化纳米薄膜的晶化处理

TiO2光催化纳米薄膜在400℃～80℃温内恒温退火1h-2h，以消除膜内非晶，提高薄膜光催化活性。热处理前后试样的检测结果表明：退火使TiO2薄膜内非晶晶化，晶粒长大，光响应电流增大。随退火温度的升高，TiO2薄膜出现由非晶斗锐钛矿斗金红石的转变。其中，600℃退火1h的TiO2薄膜为锐钛矿加金红石的混晶结构，光电流密度最大Iuv=41．2A／m^2，光催化活性最好。     

水热法制备纳米结构TiO2的生长机制及表征

将钛片放入NaOH溶液中,用水热法制备了TiO2纳米线阵列薄膜。系统地研究了水热参数对产物的影响以及纳米结构TiO2的生长机制。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等对样品进行了表征。结果表明,水热过程中,钛溶解和钛酸盐结晶生长之间的动态平衡决定了产物的结构和形貌。在相同温度下,NaOH溶液浓度降低,水热产物的维度就增加。温度升高会促进钛溶解和钛酸盐扩散,使产物在一维尺度上生长。同时高温使晶体结构更加完整。制备的TiO2纳米线陈列显示了良好的光电性能。     

Ti-H2O2反应添加嵌段共聚物制备光催化活性的TiO2薄膜

利用添加了嵌段共聚物P123、F127及硝酸的双氧水溶液直接氧化钛金属基体制备不同纳米形貌TiO2光催化薄膜.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等技术分析样品的微观结构和形貌,以光催化降解若丹明B测定薄膜的光催化性能.结果表明,Ti-H2O2反应体系中仅添加嵌段共聚物的薄膜结晶呈树枝状,加入硝酸后薄膜形成纳米花结构.450℃C热处理后,薄膜为锐钛矿与金红石的混晶结构,平均晶粒尺寸在12～20 nm之间.薄膜的间接禁带宽度为2.65～2.85 eV,显著低于TiO2块体.添加P123获得的薄膜的光催化性能优于添加F127的薄膜.     

TiO2纳米复合薄膜制备及光催化性能研究

用浸渍提拉法在玻璃基片上制备TiO2纳米薄膜和TiO2／ZnFe2O4纳米复合薄膜，利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)以及紫外．可见分光光度计等分析测试方法对制备薄膜的相结构及光吸收性能进行了分析和表征。结果表明，在500℃热处理下薄膜为锐钛矿型，粒度在20nm～30nm；复合后薄膜的光吸收边发生了红移，不同的复合方式影响亚甲基蓝染料的光催化降解效率。     

无机阴离子掺杂对TiO2薄膜光催化性能的影响

采用溶胶，凝胶法在玻璃基片上制备掺杂钼酸根离子（MoO4^2-）、高锰酸根离子（MnO4^2-）、钨酸根离子（WO4^2-）和锡酸根离子（SnO3^2＋）等复杂无机阴离子的二氧化钛光催化薄膜。光催化实验表明钼酸根离子、高锰酸根离子和钨酸根离子的掺杂都在不同程度上降低了薄膜的光催化性能，掺杂浓度不同对薄膜光催化性能的影响略有不同，而掺杂浓度为0.006mol．L^-1的锡酸根离子可以提高薄膜的光催化活性。利用傅立叶红外光谱研究了掺杂复杂无机阴离子对纳米二氧化钛表面结构的影响，结果表明SnO3^2-掺杂后TiO2的晶格振动峰出现明显的宽化，分析认为SnO3^2-通过热分解产生SnO2，抑制TiO2粒子在热处理过程中生长，有利于形成更细小的晶体，从而提高其光催化活性。     

纳米二氧化钛光催化性能与应用

传统的催化科学为人类做出了极为重要的贡献．在面向对世纪的过程中，光催化可能是处理各类废水最有希望的新技术之一．光催化降解技术的优点是工艺简单、成本低廉，在常温常压下就可氧化分解结构稳定的有机物，利用太阳光作为光源，无二次污染．尤其是80年代末同世的纳米TiO2，粒径介于1nm～100nm之间的光催化剂具有无毒、无味、无刺激性，耐热性好、不分解、不挥发、来源容易等特点，是最理想的光催化剂之一，有着诱人的应用前景．1纳米TiO2的光催化氢化理论基础”[1，2]光催化氧化法是以N型半导体的能带理论为基础，以N型半导体作敏化…     

纳米TiO2的燃烧合成及其光催化性能

以TiOSO4为原料,加入燃烧剂,采用燃烧合成法制备了纳米TiO2;考察了燃烧剂的种类、燃烧剂的加入量、pH值、点火温度、煅烧时间等对产物的影响;以甲基橙溶液为实验对象,研究了该TiO2的光催化性能.结果表明:以柠檬酸为燃烧剂,当TiO(NO3)2和柠檬酸的摩尔比为9:15,溶液pH＞5,点火温度为550℃时合成TiO2.XRD测试表明,合成产物为单一锐钛矿型,晶体粒度为14.8 nm;TEM测试表明,产品粒度分布均匀;当用高压汞灯照射2 h时,甲基橙的降解率为91%.     

直流溅射沉积纳米晶氧化镍薄膜及电化学性能

采用直流溅射并结合热处理工艺制备氧化镍薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)考察退火温度对薄膜结构、形貌和组成的影响,并通过恒流充放电技术初步考察薄膜的电化学性能.结果表明,在400～500 ℃退火温度下制备了表面光滑、结构致密的NiO薄膜;随着退火温度的升高,薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,晶形趋于完整;其中,500 ℃下退火2 h获得的NiO薄膜具有良好的电化学循环稳定性,有望成为高性能的全固态薄膜锂电池阳极材料.     

金属离子掺杂TiO2薄膜的光催化性能研究

在TiO2薄膜中掺入杂质离子是改善TiO2薄膜光催化活性的重要方法，不同金属离子的掺杂能不同程度的提高TiO2薄膜的光催化性能，使TiO2薄膜光催化剂在优化降解大气和水中的污染物等方面具有十分广阔的应用前景。本研究对近年来利用各种金属离子掺杂方式提高TiO2薄膜光催化性能的研究现状进行了综述。     

SYNTHESIZED AND MECHANICAL PROPERTY STUDY OF DOPED TITANIUM DIOXIDE FILM

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｉｔａｎｉｕｍａｎｄＴｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｈａｖｅｂｅｅｎｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓａｐｏｔｅｎｔｉａｌｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓａｓａｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｉｒ／ｂｅｔｔｅｒａｌｌｒｏｕｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｈａｖｅｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ〔１〕．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ,ＴａａｎｄＮｂｈａｖｅａｌｓｏｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｃｌｉｎｉｃａｌｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｗｈｉｌｅ,ｓｅｒｉｅｓｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆＴｉｔａｎｉｕｍｈａ…     

表面活性剂辅助制备钛阳极的电化学性能

用阳离子表面活性剂(CTAB)作为阳极氧化物涂层生长模板剂,用热分解法制备出30% RuO₂-70% TiO₂/Ti涂层电极。用计时电位、循环伏安方法分析CTAB用量对涂层电催化性能的影响。结果表明：CTAB 在降低析氯电位,提高电极电催化活性上具有显著的效果。表面活性剂CTAB所起的作用主要可以归结为两个方面,一方面用表面活性剂为模板剂使制备的阳极涂层具有高比表面积和多孔性结构,增大涂层的真实表面积;另一方面,CTAB辅助所制备的电极涂层具有高密度的缺陷结构,使涂层的催化活性位密度增大。     

脉冲等离子体微弧氧化法制备TiO2薄膜及膜层的性能研究

采用硅酸盐溶液体系，利用正交分析法得到其组分的最佳配比，用直流脉冲微弧氧化法在TA2工业纯钛基体上生成多孔的钛氧化物陶瓷膜。用X射线衍射法检测了氧化陶瓷膜的晶体结构，主要由金红石晶型构成，考查了膜的抗热冲击性、在还原性酸中的耐腐蚀能力，用紫外-可见光-分光光度计进行了氧化膜层的光催化活性研究，验证了TiO2薄膜优良的光催化特性。     

电弧离子镀梯度(Ti,Al)N 薄膜的结构与抗氧化性能

采用电弧离子镀(AIP)技术在航空发动机压气机用1Cr11Ni2W2MoV不锈钢上沉积 (Ti,Al) N 梯度薄膜,并研究其微观结构和高温抗氧化性能.结果表明,薄膜均匀致密,与基体结合良好;薄膜为B1型 (NaCl)单相结构,具有 (220) 择优取向;薄膜是内层富 TiN、外层富(Ti,Al) N的梯度薄膜;梯度薄膜在700℃和800℃氧化后,表层形成富 Al2O3 的保护膜,在 700℃较长时间内和 800℃短时间内对不锈钢基体具有良好的保护作用.     

添加Fe3+对二氧化钛薄膜吸收光谱及光催化活性的影响

用阳极氧化法制备多孔状的纳米晶二氧化钛薄膜 ,通过往阳极氧化的电解液中添加Fe3 使Fe3 进入二氧化钛薄膜中。研究了掺杂Fe3 对二氧化钛薄膜吸收光谱和光催化活性的影响 ,发现掺杂Fe3 使二氧化钛薄膜对入射光的吸收带边发生红移 ,讨论了其作用机制。     

钛纳米高分子合金涂层的开发与研究

以钛纳米前驱体齐聚物与纳米氧化铝改性含氟聚芳醚酮聚合物为原料,共聚合成制备钛纳米含氟聚芳醚酮共聚物,以此做为基体材料制备钛纳米高分子合金涂料,再加工成能满足特殊用途的高性能防腐蚀涂层,通过与现有多种防腐涂层进行对比试验,检验了新涂料在极端工况环境下的性能。     

钛及钛合金着色工艺及色膜性能研究

研究了钛及钛合金阳极氧化着色工艺参数对氧化膜性能的影响；重点研究了不同波形电源、不同配方电解液成分对着色膜的结合强度，耐腐蚀性及耐磨性能的影响.      

不同方法制备的Cu-Cr合金的氧化行为

采用粉末冶金（PM）、机械合金化（MA）及磁控溅射（MS）方法制备了具有不同显微组织的二元双相Cu-Cr合金（PM Cu-25Cr,MA Cu-20Cr和MS Cu-20Cr)。结果表明：经700℃，0.1MPa纯氧气氧化后，PM Cu-25Cr合金形成了包含CuO,Cu2O,Cr2O3及CuCr2O4的复杂混合氧化膜，氧化增重最大；MA Cu-20Cr合金在混合的氧化膜下出现了连续的Cr2O3层，氧化增重次之；MS Cu-20Cr合金涂层则形成了简单CuO与Cr2O3的两层膜结构，氧化增重最小。氧化行为的差异与合金显微组织的细化程度有密切关系。     

微弧氧化+电解液修饰法制备TiO2薄膜的光催化性能

在微弧氧化法制备TiO2光催化薄膜的过程中,采用向电解液中添加氧化物的方法对薄膜进行改性.实验结果表明,过渡金属、重金属及稀土元素掺杂可在不同程度上影响薄膜的光催化性能,其中,V,Ag,Ce元素掺杂可使光催化120min的降解率提高10%以上.采用半导体掺杂也能很好地提高TiO2薄膜的光催化性能,其中以SnO2效果最好.实验表明,V2O5添加量在0.5mmol/L或SnO2添加量在1.0 mmol/L时,生成的TiO2薄膜光催化效果最好.XRD及SEM分析表明,掺杂不改变TiO2晶型,改性后的TiO2光催化薄膜增厚,微弧放电形成的孔道变小,表面积增加.     

空心阴极离子镀TiAlN复合薄膜结构及抗氧化性能的研究

利用IPB30/30T型空心阴极离子镀膜机并改变蒸发源料中Ti、Al的比例,在不锈钢表面沉积了不同Al含量的TiAlN薄膜;电子探针分析结果表明涂层为内层富铝,外层富TiN的梯度涂层;X-ray衍射分析表明,薄膜相结构主要为δ-TiN的B1NaCl结构,薄膜的择优取向随着镀料中Al含量的增加由(111)向(220)转变.与TiN相似,TiAlN薄膜为柱状晶结构,但Al的引入使薄膜中使针孔数量和直径减小,致密性改善.600℃～800℃下静态空气中恒温氧化实验表明,TiN和TiAlN薄膜氧化时都在表面形成金红石结构的TiO2,但添加Al的薄膜具有比TiN薄膜更好的抗氧化性.扫描电镜观察表明,添加Al的薄膜表面的氧化膜平整致密,无孔洞;而TiN薄膜在氧化过程中形成数量众多的孔洞.600℃时在NaCl和水蒸气的综合作用下,不锈钢基体材料腐蚀严重,TiN涂层对不锈钢基体有一定的保护作用,但其表面腐蚀产物部分脱落,出现大量的腐蚀空洞,而TiAlN涂层表面腐蚀产物均匀致密,无明显空洞.加入Al引起薄膜结构的改善可能是薄膜抗氧化性和抗腐蚀性提高的原因.