SiO_2包覆纳米TiO_2的初步探讨

为了改善纳米TiO2的分散性,利用表面包覆技术,在TiO2的表面形成致密的SiO2膜,以达到改性的目的。讨论了SiO2包覆纳米TiO2的作用、机理和包覆工艺条件,并对包覆后的TiO2通过透射电子显微镜、Z-3000Zeta电位与粒度分布仪以及红外光谱分别进行分析。实验结果表明,包膜后的TiO2表面状态发生了变化,TiO2在水溶液中的分散性能得到明显改善。由红外光谱得知,这种包覆不仅是物理包覆,也是一种化学键合,在TiO2的表面形成Ti—O—Si键。     

铝包覆纳米二氧化钛的制备及其形态研究

纳米二氧化钛是太阳能光电转化过程中普遍使用的材料,已有研究证明对其进行铝包覆可以很好地提高其光电性能。为了方便根据铝元素形态确定包铝改性过程中铝的添加量,以及分析铝元素各形态对改性纳米二氧化钛功能的改进作用,通过硫酸铝对纳米二氧化钛进行表面无机改性,并采用X射线衍射仪、红外光谱仪、热重分析仪和自带能谱的扫描电镜等手段对改性前后的纳米二氧化钛进行表征来确定包铝后的纳米二氧化钛中的铝元素形态。实验结果表明:经铝改性后的纳米二氧化钛表面包覆物以AlOOH和无定型Al(OH)3的形式存在,且AlOOH、Al(OH)3、TiO2三者的个数比近似为1∶1.5∶7.5,表面包覆物以Al(OH)3为主。     

纳米TiO_2复合微粒的制备及应用

为了改善纳米半导体TiO2的分散性,制备了以微米级的PMMA塑料粒子为核心粒子的TiO2/PMMA复合微粒和以SiO2作为表面包覆的TiO2/SiO2复合粒子。通过对TiO2/PMMA进行紫外、SEM测试,发现由于TiO2粒子分散性的改善,复合微粒对紫外线的吸收能力为纳米TiO2与PMMA塑料粒子混合物的3～10倍。在对TiO2/SiO2进行TEM、XRD及比表面测试后,结果表明复合粒子是由4nm的SiO2膜和约12.6nm的TiO2核组成。     

超细TiO2颗粒表面包覆CeO2膜的研究

对TiO2颗粒表面进行了CeO2包覆.当超细金红石TiO2水性颗粒分散体浆料保持温度为70 ℃和pH值为8.8时,加入CeO2(CeO2以硝酸铈溶液的形式加入),然后调节pH值为9.5,老化一定时间后,将温度降为50 ℃,pH值调节为7.5,进行CeO2包膜,获得了低光催化活性、高耐候性TiO2颜料.实验结果表明,分别加入TiO2基料重量的1%,0.2%和0.05%的CeO2时,光催化活性分别近似为0,0.13和0.47.ζ电位测定表明,当pH=9.5～10.5,TiO2能够较好地分散.     

锐钛矿TiO_2的水热法制备以及紫外光降解甲醛

用硫酸钛水热法制备了纳米TiO2光催化剂,研究了纳米TiO2的形态结构特征及其光催化性能,并探讨了甲醛溶液的初始pH值和初始浓度、TiO2用量、降解温度和时间对光催化降解反应的影响。结果表明,制备的锐钛矿TiO2产物平整而密实,它由八面体结构的TiO2纳米晶大面积自组装而成。在35℃降解温度下采用254nm紫外光源照射1h后,锐钛矿TiO2对甲醛的降解率达到51.10%,2h后达68.42%。     

TiO_2/SrTiO_3薄膜电极制备及其光电化学性能研究

采用商用P25TiO2为原料制备纳米多孔TiO2电极,用水热法在多孔TiO2表面包覆SrTiO3。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及紫外-可见光谱仪对TiO2/SrTiO3薄膜电极进行表征。探讨了水热反应温度对TiO2/SrTiO3薄膜电极组装染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电化学性能影响。结果表明:在纳米多孔TiO2电极表面生成了均匀的SrTiO3包覆层,且SrTiO3包覆的样品吸收边有红移;与TiO2薄膜电极相比,不同水热反应温度下制备的TiO2/SrTiO3薄膜电极组装DSSC的光电转换效率均有所提高,180℃时全光转换效率提高了24%。     

PANI/TiO2纳米复合材料的制备及其发光性能研究

采用原位化学氧化聚合的方法制备了一系列不同纳米TiO2含量的PANI/TiO2纳米复合材料,利用FI-IR、TG、XRD、TEM、SEM等方法对产物进行了结构表征和性能研究.研究表明:PANI包覆在TiO2表面,形成分散均匀的纳米复合粒子,直径约20～30nm; PANI/TiO2纳米复合材料有一定程度的晶化;在复合材料中,TiO2和聚苯胺分子链之间存在强的相互作用,并对复合材料的热稳定性起促进作用:通过UV-Vis、荧光光谱探讨了掺杂纳米TiO2粒子对PANI光学性能的影响,结果表明:PANI/TiO2纳米复合材料在紫外和可见光区域均有较强吸收,并在348nm处激发产生荧光,荧光强度随着TiO2的掺杂出现较大的提高.     

金包覆TiO_2纳米薄膜的光催化杀菌性能研究

采用射频反应溅射法在玻璃衬底上制得均匀透明的TiO2纳米薄膜,然后采用金(Au)离子溅射镀膜法制得金包覆TiO2复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等研究了金包覆TiO2薄膜的结晶特性和表面形貌。研究显示,射频功率为200W时,射频薄膜表面光滑平整,由锐钛矿型TiO2纳米微粒构成,其微粒直径在20～100nm。Au离子溅射镀膜和真空退火后薄膜的表面形貌没有明显的变化。采用细菌涂布培养法对金掺杂TiO2纳米薄膜的光催化杀菌性能进行研究,结果表明金包覆TiO2纳米复合薄膜较单一TiO2纳米薄膜在光催化杀菌范围、速度及效率上具有明显的增强,对枯草芽孢杆菌在10min内的杀菌率均达到90%以上。根据实验结果,讨论了金包覆TiO2纳米薄膜光催化杀菌机理。     

激光熔覆纳米Al2O3复合陶瓷涂层的组织结构

研究了 4 5 #钢表面激光熔覆纳米Al2 O3 复合陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度和磨损特性。结果表明 ,激光熔覆层由α-Al2 O3 和TiO2 以及Al2 O3 纳米颗粒组成 ,在激光的作用下 ,消除了原来等离子喷涂层的片层状组织 ;纳米颗粒仍然保持纳米尺度 ,填充在涂层的大颗粒之间 ,起着桥连的作用 ;同时涂层气孔率的降低使涂层致密化程度得以提高 ,纳米Al2 O3涂层的显微硬度较高 ,且其耐磨性能明显优于等离子Al2 O3 +1 3%TiO2 喷涂层     

微波对TiO2溶胶低温晶化影响的研究

以Ti(SO4)2和HNO3为原料、水为溶剂,采用微波水浴合成法,制备了纳米锐钛矿TiO2水溶胶;利用X-射线粉末衍射(XRD)、差热分析(TG-DTA)和透射电镜等(TEM)技术对产物进行表征.考察了pH值、水浴晶化温度对产物结果的影响.结果表明,微波辐照条件下促进了TiO2由无定形向锐钛矿的转变过程,在常压、低于100 ℃条件下,微波加热TiO2 溶胶1.5 h后,产物主要以锐钛矿晶型存在,晶粒粒径为Φ4～5 nm.     

激光熔覆Al2O3-13% TiO2陶瓷层制备及其抗热震性能

利用高频感应辅助激光熔覆技术在镍基高温合金基体上制备了NiCoCrAl-Y2O3黏结层及Al2O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷层。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析了涂层的微观结构。实验结果表明,在高频感应辅助激光的作用下,基体与黏结层、黏结层与陶瓷层之间的界面均展现了良好的结合特性,具有明显的界面扩散现象。陶瓷层在激光的作用下形成了三维网状结构,该结构使得陶瓷材料中的TiO2材料与Al2O3材料均匀分布,减少了因不同材料聚集所产生的内应力。同时对涂层进行了热震实验,结果证明了利用高频感应辅助激光熔覆技术制备的Al2O3-13%TiO2陶瓷层具有良好的抗热震性能,适合工作于高温环境。     

金属离子掺杂的TiO_2-SiO_2增透膜的制备及性能

为了得到高增透的TiO2-SiO2薄膜,采用sol-gel法制备了金属离子掺杂的TiO2-SiO2薄膜,并对其透射光谱和薄膜厚度进行了表征,研究了退火温度及不同金属离子掺杂(Al3+、Fe3+和Zn2+)对TiO2-SiO2薄膜增透性能的影响。结果表明:Al3+、Fe3+可提高薄膜在可见光波段的增透性,其中,掺杂Al3+的摩尔分数为0.4%的薄膜,未经退火处理的增透性能最佳(透射率可达98%)。掺杂Fe3+使薄膜的截止波长红移量最大,约为14nm。     

Ti-O化合物制备TiO2薄膜热处理及透射率研究

采用离子束辅助蒸发,以TiO2,Ti3O5,Ti2O3为膜料,制备了具有良好光学透射性的TiO2薄膜.结果分析表明,所制备出的TiO2薄膜均为非晶态结构,退火后薄膜发生晶化均具有明显的(101)择优取向;晶化的程度和退火温度的高低有关;退火处理之后以TiO2,Ti3O5为膜料制备的薄膜透射率下降,而以Ti2O3为膜料的上升;膜料不同对氧的需求量不同:以TiO2,Ti3O5为膜料制备薄膜所需氧量,远小于以Ti2O3为膜料所需氧量,氧流量过多降低了薄膜的透射性能,且随氧流量的不同,薄膜的透射率曲线均发生偏移,膜料不同偏移度也不同.     

添加剂SiO2在等离子喷涂陶瓷涂层及其激光重熔中的作用研究

系统研究了添加剂 Si O2 在等离子喷涂陶瓷涂层及其激光重熔中的作用 .添加剂 Si O2 的 液相烧结 作用在高熔点 Zr O2 陶瓷涂层中比较明显 ,而在较低熔点 Al2 O3陶瓷中不明显 .在激光重熔中 ,Si O2 能降低 Zr O2 熔化层应力并阻碍裂纹扩展 ;在 Al2 O3陶瓷涂层中 ,Si O2 还能使熔化层晶粒均匀化 ,并在晶粒间形成连续玻璃质抑制裂纹形成、阻碍裂纹扩展 .而 Al2 O3陶瓷涂层中的Ti O2 ,激光处理时生成 Ti Al2 O5,此相导致熔化层产生巨大的不对称应力使之易出现裂纹 ,但其能提高涂层的致密度和耐磨性     

BaTiO_3表面包裹氧化铝的改性研究

采用固相法、非匀相沉淀法、喷雾干燥法三种不同方法,对掺杂Nd、Y、Mn的BaTiO3表面包裹Al2O3,研究了包裹A12O3对BaTiO3基陶瓷的微观形貌、介电常数、介电非线性、容温变化率的影响。结果表明,喷雾干燥法包裹A12O3的BaTiO3基陶瓷性能较优:所制陶瓷粒径为0.6μm,绝缘电阻率达到1011.cm,介电常数变化率为21.5%,容温变化率为58.3%。     

激光原位合成TiC-TiB2/Fe复合涂层及其抗氧化性研究

为了提高材料的高温抗氧化性,采用激光原位合成的方法制备了TiC-TiB2/Fe复合涂层,并进行了理论分析和实验验证,取得了复合涂层的相组成、显微组织及抗氧化性能数据。结果表明,涂层物相主要由-Fe,TiC,TiB2和 (Fe,Cr)7C3等组成,细小的方块状TiC颗粒和长条状TiB2均匀弥散分布于涂层基体上。经600℃恒温氧化60h后,TiC-TiB2/Fe复合涂层表面形成了连续致密的氧化膜,其主要由细小的Fe2O3,FeCr2O4,(Cr,Fe)2O3、金红石型TiO2以及Al2O3等球状颗粒组成,颗粒排列紧密,各氧化物形成热力学条件是满足的。复合涂层在600℃的恒温氧化动力学曲线呈抛物线型,在最初的10h内氧化增重速度较快,之后曲线趋于平缓。60h后其增重仅为0.75mg/cm2,抗氧化性能约是半钢的15倍。此研究结果对提高材料高温抗氧化性有一定的指导意义。     

锌硼玻璃基低温共烧陶瓷的微波介电性能研究

采用3ZnO-2B2O3玻璃与Al2O3和TiO2复合烧结制备了锌硼玻璃基低温共烧陶瓷复合材料,研究了TiO2/Al2O3质量比对所制复合材料相组成和微波介电性能的影响.结果表明:随着TiO2/Al2O3质量比减少,复合材料中ZnAl2O4相含量增多,TiO2相含量减少,4ZnO·3B2O3相的含量基本不变.随着TiO...     

激光熔覆Al2O3-NiCrAl层的脆性及摩擦磨损特性

利用SEM，TEM，EDAX，声发射及磨损试验等方法研究了激光熔覆Al2O3-NiCrAl复合陶瓷层的组织结构、脆性及其干滑动摩擦磨损特性。结果表明：Al2O3激光馆覆层由α-Al2O3往状晶及往晶间少量的Ni2Al18O29相组成，熔覆层硬度达2351～2667Hv0.2，熔覆层的脆性与等离子喷涂层相比有所增大；其耐磨性能为等离子喷涂层的2倍左右，在滑动摩擦条件下熔覆展的磨损机制是脆性剥落和磨料磨损。     

WO3 passivation layer-coated nanostructured TiO2: An efficient defect engineered photoelectrode for dye sensitized solar cell

Major loss factors for photo-generated electrons due to the presence of surface defects in titanium dioxide (TiO2) were controlled by RF-sputtered tungsten trioxide (WO3) passivation.X-ray photoelectron spectroscopy assured the coating of WO3 on the TiO2 nanoparticle layer by showing Ti 2p,W 4f and O 1 s characteristic peaks and were further confirmed by X-ray diffraction studies.The coating of WO3 on the TiO2 nanoparticle layer did not affect dye adsorption significantly.Dye sensitized solar cells (DSSCs) fabricated using WO3-coated TiO2 showed an enhancement of ～10％ compared to DSSCs fabricated using pristine TiO2-based photo-electrodes.It is attributed to the WO3 passivation on TiO2 that creates an energy barrier which favored photo-electron injection by tunneling but blocked reverse electron recombination pathways towards holes available in highest occupied molecular orbital of the dye molecules.It was further evidenced that there is an optimum thickness (duration of coating) of WO3 to improve the DSSC performance and longer duration of WO3 suppressed photo-electron injection from dye to TiO2 as inferred from the detrimental effect in short circuit current density values.RF-sputtering yields pinhole-free,highly uniform and conformal coating of WO3 onto any area of interest,which can be considered for an effective surface passivation for nanostructured photovoltaic devices.