AP-CVD法制备的二氧化钛薄膜结构及亲水性研究

基于实现在线镀膜的目的,研究了以TiCl4为钛源,用AP-CVD法在玻璃基板上制备TiO2薄膜的工艺.利用扫描电子显微(SEM)技术和X射线衍射(XRD)技术,研究了不同基板反应温度下薄膜的表面形貌和晶体结构,分析了表面形貌和结构对亲水性的影响.结果表明通过改变反应温度可以控制锐钛矿和金红石的相对量,薄膜的亲水性和表面形貌、粗糙度有密切的关系.     

钛合金表面电镀纳米镍层厚度的优化设计

在Ti6Al4V合金表面电镀适当厚度的纳米纯镍,是提高其表面强度和耐磨性的一种行之有效的方法.作为一种整体结构件,在实际应用中镍硬化层的厚度对部件的内应力分布以及尺寸稳定性有着重要的影响.为确定钛合金表面镍硬化层的合适厚度,利用纳米显微力学探针测量了材料的弹性模量,采用ANSYS有限元软件,对钛合金表面电镀纳米镍硬化层在受压情况下的应力分布进行了分析,并以此对纳米镍硬化层的厚度进行了模拟设计.研究表明:当电镀纳米镍硬化层厚度在0.25～1.25 mm范围时,最大等效应力发生在钛合金和镍之间,容易引起界面处裂纹的产生;合适的电镀纳米镍硬化层厚度范围应在1.25～2.5 mm,最佳厚度约为2 mm.     

Ni2+掺杂对纳米TiO2 薄膜亲水性的影响

用溶胶-凝胶法在玻璃上制备了锐钛矿型TiO2和过渡金属镍掺杂TiO2薄膜。采用XRD、原子力显微镜和表面接触角仪等手段对TiO2薄膜进行了表征。结果表明,少量的镍离子掺杂在一定程度上抑制了TiO2晶粒的生长,提高了薄膜的表面能态,从而改善TiO2薄膜亲水性能和光致亲水性能。镍掺杂摩尔分数2.0%、500℃热处理2 h后,较未掺杂薄膜的亲水性能大幅提高,掺杂镍的薄膜在黑暗中放置一周后仍能表现出超亲水性。     

基材前处理活化时间对镍钛合金表面超声磷化膜组织及性能的影响

为对镍钛合金在生物医用领域使用性能及生物相容性进行改善,对镍钛合金进行超声磷化处理,用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪、摩擦磨损仪及电化学工作站等对磷化膜表面的形貌、微观结构、成分、耐蚀性、耐磨性、镍离子释放量进行检测与分析,研究了重要参数基材前处理活化时间对磷化膜组织及性能的影响。结果表明:最佳活化时间为30 s,制得的磷化膜平直、致密、完整,其厚度约为18μm,其形貌为小细棒堆叠状,磷化膜的自腐蚀电位为-0.32 V,相比基材提高了0.40 V左右,自腐蚀电流密度较基材的降低了2个数量级,摩擦系数由基材的0.503 3降低到0.125 9左右;在模拟体液(SBF)中浸泡30 d,与基材的镍离子释放量1.847μg/m L相比,最优磷化膜的镍离子释放量减少到0.183μg/m L,下降了1.664μg/m L,显著提高了镍钛合金的表面生物相容性;最优活化时间下的超声磷化处理明显改善了镍钛合金表面的耐腐蚀性能、耐磨性能以及生物相容性。     

纳米二氧化钛低温热催化降解聚乙烯薄膜的机理

以纳米二氧化钛(nano-TiO2)为热催化剂,与低密度聚乙烯(LDPE)熔融共混制备出LDPE/TiO2复合薄膜,并置于黑暗烘箱中低温(30~50℃)热老化。利用傅里叶变换红外光谱、热重分析、差示扫描量热法和扫描电子显微镜对复合薄膜的热降解行为进行了表征。结果表明,纯聚乙烯薄膜和聚乙烯复合薄膜在黑暗低温条件下也会发生热降解,且nano-TiO2填充量越大,温度越高,热降解效果越明显。nano-TiO2填充量为5%的复合薄膜在50℃热老化90 d后,复合薄膜中出现羰基和羧基,聚乙烯分子支链减少且生成了小相对分子质量的物质,复合薄膜的热分解温度T5%从473.5℃降低到433.8℃,结晶度从33.1%升高到35.3%,薄膜表面也变得凹凸不平。     

油溶性二氧化钛纳米颗粒的溶剂热合成研究

以环己烷为溶剂,正钛酸四丁酯（TnBT）水解后的产物为前驱及十二胺（DDA）为表面活性物质,用溶剂热法合成了粒径小、在油相中分散均匀的二氧化钛纳米颗粒,采用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶红外仪（FT—IR）对产物进行表征,结果表明,产物为锐钛矿,粒径为7．9—20．4nm,产物中有胺基（-NH2）峰,证明DDA吸附在颗粒表面。文章还对TiO2纳米颗粒合成的机理进行了探讨。     

过氧钛酸水热合成锐钛矿相二氧化钛纳米棒溶胶

以双氧水溶解水合氧化钛沉淀得到的水溶性过氧钛酸水溶液为前驱体,用水热法制备了透明的锐钛矿相二氧化钛溶胶.用XRD、UV-Vis、PL、FT-Raman和TEM测定手段对溶胶中的晶粒进行了表征.结果表明：溶胶中二氧化钛纳米晶为锐钛矿相,晶粒为梭形棒状,并沿c轴定向生长,晶粒的平均直径小于10nm,其发射峰约在368nm处显示特征的带隙发光.水热时间的延长有利于晶粒“定向附着”生长,120℃时当水热时间由4h延长至24h时,可得到结晶完美、长径比接近10的二氧化钛纳米棒,并且其发光强度也有所增强.     

不同介质中水热合成纳米TiO2粉体及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为原料,采用水热法分别以蒸馏水、有机小分子化合物(正丁醇、丙二酸和乙二胺水溶液)和无机酸(HNO3、H2SO4和HCl)为介质合成了TiO2纳米粉体.通过XRD和TEM对所得TiO2粉体进行了表征,研究不同介质对所得TiO2粉体的晶相组成、颗粒尺寸及形貌的影响.结果表明:以蒸馏水为介质时所得锐钛矿TiO2的颗粒尺寸分布不均匀;有机化合物抑制锐钛矿型TiO2各向异性生长趋势的能力为:正丁醇＞丙二酸＞乙二胺;相同实验条件下,HCl、H2SO4及HNO3体系中分别获得金红石、锐钛矿及锐钛矿和金红石混晶TiO2.光催化降解甲基橙的研究表明,锐钛矿和金红石混晶TiO2的光催化活性要高于纯锐钛矿结构;纯金红石型TiO2的光催化活性最差.     

磷酸镍空旷结构材料的水热合成及其影响因素

在水热条件下,考察了1NiCl₂·6H₂O-mH₃PO₄-nNH₄F-pNH₃·H₂O-40H₂O(n=0、3) 体系中空旷结构过渡金属磷酸镍材料的合成影响因素(原料、pH值、Ni/P比、模板剂和矿化剂等),并给出了材料的晶化区域图.在实验过程中得到的产物包括已知结构的24元环微孔材料VSB-1^[1]和VSB-5^[2]、12元环微孔材料A、层状材料B^[3]、氢键型微孔材料C^[4].采用XRD、FT-IR和TG对所合成的材料进行了表征.所合成几种材料的XRD图都在较低的2θ角处出现了衍射峰,表明它们可能具有比较空旷的骨架结构.实验证明该体系中矿化剂、pH 值和Ni/P比对产物的影响较大.值得说明的是文献报道在没有F离子的情况下不能合成出VSB-1^[1],而我们在没有F离子的条件下合成了VSB-1.     

含钼镍基焊缝金属在硝酸溶液中的腐蚀行为

研究了三种不同Mo含量的镍基焊缝熔敷金属在强氧化性介质(65%硝酸溶液)中的腐蚀行为。结果表明,熔敷金属在硝酸溶液中浸泡后发生了晶间腐蚀、点蚀以及枝晶间腐蚀等局部腐蚀。由于Mo元素促进了大尺寸Laves相在熔敷金属枝晶间的析出,在Laves相与基体之间产生了较大的电化学差异,导致Laves相在氧化性介质中腐蚀溶解,增大了熔敷金属的点蚀敏感性。在620℃焊后的去应力退火过程中,在焊缝中发生元素再分配,Mo元素降低了枝晶间Ni、Cr元素的贫化。由于枝晶间Ni、Cr元素的贫化是引起熔敷金属枝晶间腐蚀的重要因素,Mo元素降低了焊缝熔敷金属在硝酸溶液中枝晶间腐蚀敏感性。     

水热法制备TiO2纳米棒阵列及应用研究进展

TiO_2纳米棒阵列由于具有电子传输率高和光散射效应强等优异的特性,从而在太阳能电池、光催化、光解水制氢等领域中具有广阔的应用前景。主要从水热法制备工艺及生长机理、形貌优化及改性和应用几个方面综述了TiO_2纳米棒阵列的研究进展,并对今后的研究趋势进行展望。     

医用NiTi合金表面溶胶-凝胶法制备TiO2-SiO2薄膜

采用溶胶－凝胶法在ＮiTi形状记忆合金表面制备了ＴiO2-SiO2复合薄膜,在提高医用ＮiTi合金的抗腐蚀性方面,收到了显著的效果,运用电化学方法对不同组成的ＴiO2-SiO2薄膜的抗腐蚀性增强,划痕试验一ＴiO2-SiO2(Ti/Si=4:1)膜与ＮiTi合金基体具有较高的界面结合强度,用原子力显微镜（ＡＦＭ）对ＴiO2-SiO2薄膜的表面形貌及表面粗糙度进行观察和分析,解释并讨论了TiO2-SiO2薄膜的配方组成与其抗腐蚀的关系,ＳiO２含量较少时,薄膜结构致密,膜层均匀平滑,且膜基结合力,作为医用ＮiTi合金的表面保护层,可以使其耐腐蚀性有显著提高。     

纳米TiO2微粒对2214铝合金微弧氧化膜微观结构及耐磨性能的影响

在含有不同浓度纳米TiO_2微粒的硅酸盐体系电解液中对2214铝合金进行微弧氧化处理,以在2214铝合金表面制备包含TiO_2的复合陶瓷膜。分别使用SEM、EDS、激光共聚焦显微镜、XRD、维氏硬度计、划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机对复合陶瓷膜的微观结构、表面粗糙度、相成分、硬度、粘结强度、耐磨性能进行分析。结果表明:复合陶瓷膜主要由γ-Al_2O_3、α-Al_2O_3、莫来石、锐钛矿型TiO_2和金红石型TiO_2组成,且随着电解液中TiO_2微粒浓度的增加,复合陶瓷膜表面的微孔数量显著减少,微孔尺寸显著减小。与不含TiO_2成分的微弧氧化陶瓷膜相比,复合陶瓷膜通过更低的摩擦系数和更小的磨损率展示了更好的耐磨性能。     

一维TiO2纳米材料的制备及其光催化性能研究

采用水热法,通过改变水热温度成功制备出一系列一维TiO₂纳米管、纳米线和纳米带。运用X射线衍射、透射电子显微镜、N₂吸附-脱附和紫外-可见光谱等手段表征了材料的结构和性质,并考察了一维TiO₂样品光催化降解气相苯的活性。结果表明,一维TiO₂纳米材料具有较高的比表面积,光吸收出现明显的“蓝移”,光催化活性较P25有所提高,其中140 ℃水热温度下制备出的TiO₂纳米管的光催化活性最佳,80 min内对气相苯的去除率为77%,终产物CO₂的浓度为625 mg/m³。     

Nanostructured TiO2 — morphological and structural changes

Chemical modification of titanium to form TiO₂ is being extensively pursued. We compare the influence of acid pickling and post processing on the crystallinity and morphology of TiO₂ grown by H₂O₂ oxidation. Subsequent oxidation using two concentrations of H₂O₂ (15% and 30% by mass) indicates a variation in the fine surface morphology, apparent at low magnifications. No discernable difference in the quality of TiO₂ that was produced when evaluated by SEM, Raman or XRD (glancing angle and θ:2θ) could be detected between the samples oxidised in different H₂O₂ concentrations. The photoactivity of TiO₂ produced from ultra thin Ti films was confirmed by the photocatalytic reduction of Ag⁺ cations to Ag⁰.     

TiO2薄膜的自组装及其光电性能研究

采用蒸发诱导自组装方法,在导电玻璃基体上制备了具有高热稳定性、高比表面积的TiO_2薄膜。运用扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪对TiO_2薄膜的形貌和结构进行了分析,表明制备出的纳米晶TiO_2薄膜具有多孔的锐钛矿结构,晶粒平均尺寸d为29.2nm。以D102染料敏化的TiO_2薄膜为阳极,0.3mol/L KI溶液为电解液,铂电极为阴极,组成太阳能电池,通过电流-电压曲线研究了太阳能电池的性能。结果表明:太阳能电池的J短路为17.80mA·cm-2,U开路为0.60V,填充因子FF为0.54,光电转换效率为0.39%。     

二硫化钼花状微球的水热合成及其微观结构表征

以钼酸铵作为钼源,硫脲作为硫源和还原剂,采用简便的水热法合成二硫化钼花状微球。采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对二硫化钼样品的形貌和结构进行表征。考察了钼硫比、反应时间、反应温度对二硫化钼花状微球形貌和结构的影响。结果表明,当钼硫物质的量比为1∶2.25,反应温度为220℃,反应时间为18h时合成了结晶性好的纳米片(厚度为10nm)组装而成的二硫化钼花状微球,其具有较大的比表面积,是一种性能优异的锂离子电池电极材料。     

Hydrothermal growth of rutile TiO2 nanorod films on titanium substrates

Rutile TiO₂ nanorod films have been successfully prepared on titanium substrate via a hydrothermal method using Tetra-n-butyl titanate as Ti source in the presence of concentrated hydrochloric acid. The effect of Ti substrate annealing treatment and adding of additional alkali metal chlorides in hydrothermal solution on the growth of TiO₂ nanorod films has been studied using scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and water contact angle measurement. The growth mechanism of the TiO₂ nanorods on Ti substrate has also been discussed. It has shown that the initial rutile film transformed from anatase promotes the nucleation and epitaxial growth of rutile TiO₂ nanorods. The superior wettabilities of the TiO₂ nanorods resulted from treatments of vacuum and ultraviolet show great potential for applications in orthopaedic, dental implants, and possible photocatalysis.     

Structural investigations on TiO2 and Fe-doped TiO2 nanoparticles synthesized by laser pyrolysis

Undoped and Fe-doped TiO₂ nanopowders with Fe/Ti (atomic ratio) precursor concentration ranging from 7% up to 25% have been prepared by the IR laser pyrolysis technique. A sensitized mixture of TiCl₄ and Fe (CO)₅ was used as titanium and iron precursor, respectively. Reference undoped titania samples with a major concentration of anatase phase (about 90%) were obtained by the same technique by using very high flows of the oxidizing agent (air). The effects of the iron-dopant concentration on the essential structural properties of the resultant powders such as the phase formation, the crystallinity, the average particle size and distributions were systematically investigated by X-ray diffraction, Raman spectroscopy and transmission electron microscopy. The decrease of the TiO₂-anatase crystalline phase, the simultaneous increase of the amorphous phase and the decrease in size of particle mean diameter appear as main effects induced by the Fe-dopant concentration.     

TiO2光催化剂的研究与应用进展

为了解决日益严重的环境污染问题和能源问题,越来越多的研究者将精力投入到ZnO、CdS、TiO_2和BiVO_4等半导体材料的研究中。其中,TiO_2以优异的氧化能力、较强的化学稳定性、较低的价格以及无毒性吸引了广泛的目光。针对近年来TiO_2的光催化性能研究及其改性方法的研究进展,以及应用热点进行了综述,并对如何进一步提升其性能进行了展望。