可见光照射下Fe3+掺杂量对玻璃基TiO2薄膜亲水性能的影响

采用溶胶-凝胶法在普通玻璃衬底上制备了不同Fe3+掺杂量的TiO2薄膜.通过X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、UV-Vis-NIR3600型紫外-可见分光光度计、CA-XP150型水接触角测试仪研究了不同Fe3+掺杂量对TiO2薄膜微观结构、表面形貌、光学性能和亲水性能的影响.结果 表明,所制备的不同Fe3+掺杂量的TiO2薄膜均具有锐钛矿结构;随着Fe3+掺杂量的增大,薄膜样品(镀膜玻璃)在可见光区的平均透过率从70.28％降低到61.45％.当薄膜中Fe3+掺杂量为0.25mol％时,薄膜样品具有最佳的亲水性能,在可见光照射120 min后水接触角降到3.2°;在黑暗中放置20 h后水接触角恢复到4.0°.     

凝胶热处理方式对Fe-TiO2薄膜表面形态及亲水性能的影响

实验采用溶胶-凝胶法,以聚乙二醇（PEG）为致孔剂制备了仿生的Fe3+掺杂TiO2（Fe- TiO2）多孔薄膜。应用TG-DSC分析了凝胶薄膜的热分解行为,采用SEM、XRD及接触角测定仪等分析测试手段分别考察了两种热处理方式对形成薄膜的表面形态、相态以及亲水性的影响。结果表明：由恒温方式处理得到的薄膜连续无裂纹,其表面形成了分布均匀的、直径2～5 μm的球面形气孔,而升温方式得到的薄膜其表面形成了分布均匀的、直径约100 μm的葵花状斑块;溶胶不经陈化得到的薄膜为无定形,而经80 ℃、8 h陈化后制备的薄膜为锐钛型;采用Fe3+掺杂及在薄膜表面形成气孔,能显著提高TiO2薄膜的亲水性,并且恒温热处理方式得到的薄膜其亲水性优于升温方式得到的薄膜样品。     

低温制备纳米晶TiO2薄膜及其光催化性能

以无机盐TiOSO4、氨水、H2O2为原料,通过沉淀、胶溶、络合、回流等步骤制备了含有锐钛矿晶粒的回流溶胶(refluxed sol,RS).以RS为前驱体在玻璃基片上用红外灯100 ℃干燥,在低温下制备了纳米TiO2薄膜,采用X射线衍射、热重、扫描电镜、紫外可见光吸收光谱等测试手段对TiO2薄膜进行了表征.结果表明:低温制备的TiO2薄膜呈透明状,在可见光下透光率超过80 %,附着力良好,薄膜表面均匀分布着球形锐钛矿晶粒,晶粒粒径随回流时间延长而增加.以10 mg/L甲基橙为降解对象,考察了TiO2薄膜的光催化性能,由100 ℃回流6 h的RS-6溶胶制备的TiO2薄膜光催化性能最好,120 min内甲基橙脱色率达到99%以上,说明采用RS前驱体制备的TiO2薄膜光催化性能良好.     

外墙涂料表面TiO2耐沾污薄膜研究

常温下,将采用溶胶-凝胶法制备的锐钛矿晶体溶胶在外墙涂料层表面涂膜,获得具有耐沾污性能的TiO2功能薄膜。利用XRD、TEM、SEM等测试方法对TiO2溶胶及薄膜进行了结构表征,并考察其耐沾污性能。结果表明TiO2锐钛矿晶体溶胶可在常温下成膜,在涂料层表面形成较为致密的锐钛矿薄膜,该功能层可有效提高涂料层的耐沾污性能,成为绿色建材中的新品和亮点。     

钇掺杂有序多孔TiO2薄膜的制备与可见光催化性能

采用胶体晶体薄膜为模板,利用溶胶–凝胶法制备了钇掺杂有序多孔TiO2薄膜,通过Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、紫外–可见光谱表征样品的结构和形貌,并以甲基橙为模型化合物研究了钇掺杂有序多孔TiO2薄膜材料可见光催化性能。结果表明：钇掺杂有序多孔TiO2薄膜规整致密,晶型为锐钛矿型,样品中钇元素含量约为1.2%。钇掺杂使得TiO2吸收光红移至可见光区,钇掺杂有序多孔TiO2薄膜可见光催化性能好于未掺杂有序多孔TiO2薄膜。     

La3+掺杂TiO2薄膜制备及其电致变色特性研究

基于提高TiO2薄膜的光学属性和着色效率,以钛酸四丁酯和氧化镧为主要原料,采用溶胶-凝胶法,在ITO玻璃表面制备La3+掺杂TiO2薄膜.通过XRD、SEM、EDS、TG-DTA等手段对制备La3+掺杂TiO2凝胶粉末进行表征,使用电化学工作站CHI660E和紫外-可见光分光光度计UV-5500PC对La3+掺杂TiO2薄膜的电致变色性能进行测试.结果表明:凝胶在加热的过程中发生一系列的物理和化学反应,且当温度升高至400 ℃时,系统达到相对热稳定状态.经600℃热处理,La3+掺杂TiO2转化为金红石相.外加电压为-2V时,薄膜显示为深蓝色,反向施压至+2V时,蓝色褪去.金红石相TiO2无定形程度随La3+掺入量增加而提高,对应其着色效率提高.La3掺杂TiO2薄膜在可见光范围内透过率均在70％ ～ 80％,光学性能良好.     

TiO2/Fe2O3异质结薄膜的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Fe2O3异质结构的复合薄膜,运用XRD、AFM、紫外-可见光投射光谱等对薄膜的微结构、透光率及其光催化特性进行了表征,分析了薄膜结构对光催化性能的影响,并就可见光催化机理进行了探索.结果表明:具有异质结型的TiO2/TiO2/Fe2O3复合结构的薄膜在可见光区有较好的光催化效果,同时这一结构可有效地抑制电子-空穴复合.     

TiO2/SiO2复合薄膜的制备及其自清洁性能

利用热陈化法得到的纳米TiO2粒子及SiO2聚合物胶粒通过浸渍-提拉技术制备了具有自清洁功能的TiO2/SiO2复合薄膜。考察了SiO2的复合比例对薄膜的表面形貌、透光率、光致亲水及自清洁性能的影响。随着SiO2复合体积分数的增大,薄膜的表面粗糙度、可见光透过率、光致亲水及自清洁性能显示了相似的变化规律。即在V(SiO2)=25%左右时,薄膜的各项特性或性能达到最大值或最小值。该薄膜在室外放置28天后,仍能显示超亲水性能。     

射频等离子体修饰二氧化钛氧空位的光降解机理

用溶胶-凝胶法在石英基材上制备了纳米二氧化钛(TiO2)薄膜.用射频等离子体修饰TiO2薄膜.提出了射频等离子体使TiO2对光谱响应红移的修饰方法.X射线衍射分析结果表明:TiO2被等离子体修饰后仍然保持锐钛矿晶型.紫外-可见光谱分析结果表明:放电功率为400W时,TiO2薄膜的吸收边向可见光红移.Fourier变换红外光谱表明:等离子体修饰使TiO2薄膜的亲水性增强.电子自旋共振的结果表明:被修饰薄膜中Lande因子g=2.000 3处氧空位俘获的电子的信号明显增强.放电功率为400W时,结晶紫溶液的光降解实验表明:等离子体修饰的TiO2的光催化活性较好.     

UV-Vis光谱研究Al3+,Zn2+,Cu2+掺杂对TiO2薄膜光学禁带宽度的影响

通过采用溶胶一凝胶法制备了稳定的TiO2溶胶，在此基础上制备了Al^3＋，Zn^2＋，Cu^2＋等金属离子氧化物掺杂的复合TiO2薄膜。采用X射线衍射、紫外一可见分光光度计以及NKD-7000W薄膜分析系统对所得薄膜晶相组成、光学性质以及禁带宽度等进行了表征。结果表明，这些金属氧化物与TiO2的复合薄膜体系中，形成了单一的锐钛矿相TiO2，与纯TiO2薄膜相比，复合薄膜中TiO2纳米粒子平均尺寸在一定程度上减小了。同时，复合TiO2薄膜的光学透过率以及光学禁带宽度均随着添加量的增加而规律性变化。     

新型纳米光催化薄膜的结构设计与应用研究

采用溶胶-凝胶法分别制备了TiO2/ZrO2、TiO2/ZrTiO4、TiO2/SiO2等异质结构纳米薄膜.本文对形成溶胶的各成分配比、粘度以及薄膜样品的热处理工艺等进行了探讨,同时用喷涂法在瓷砖上成功制备光催化薄膜,用SEM对薄膜的外貌特征进行了表征,并利用紫外-可见分光光度计研究了薄膜吸收光谱的变化,用分光光度法研究了异质结构薄膜对甲基橙溶液的降解,探讨了过渡层对薄膜的光催化效率和抗失活稳定性的影响.结果表明,TiO2/ZrO2、TiO2/ZrTiO4薄膜中的晶粒尺寸减小,薄膜的光催化活性和抗失活稳定性均有较大提高,并可以用工厂方法制备大面积薄膜.     

Formation Process of Super-Water-Repellent Al2O3 Coating Films with High Transparency by the Sol–Gel Method

Alumina thin films with a roughness of 20 to 50 nm were formed by immersing porous alumina gel films prepared by the sol-gel method in boiling water. When hydrolyzed fluoroalkyltrimethoxysilane was coated on the alumina films, the contact angle for water was increased with an increase of immersion time, and immersion for 30 s was long enough to give super-water-repellency and high transparency; the contact angle for water of the film was 165° and the transmittance for the visible light was higher than 92%. It was found that the surface of the alumina gel films immersed in boiling water consisted of boehmite crystals. It was shown that the existence of air in the hydrophobic pores on the surface caused the super-water-repellency.     

制备过程对掺铝氧化锌薄膜性质的影响

文章采用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备得到了高透光率,高导电性的掺铝氧化锌薄膜（AZO）,利用原子力显微镜、扫描电镜、X射多次退火的制备过程不仅可以得到可见光区透光率大于85%,电阻率为7.2×10-5Ω·m的透明导电薄膜,而且因省略了热处理过程而简化了制备工艺,缩短了制膜时间。线衍射仪和紫外可见分光光度计等研究了三种不同的制备过程对AZO性质的影响。结果表明,制备过程的不同导致了薄膜的表面形貌、结构和导电性质方面的差别,其中分层多次退火过程有利于晶粒长大,形成结晶度高且具有单一（002）取向的AZO薄膜,同时改善薄膜的导电性能。分层     

硝酸铈铵改性纳米TiO2的合成及其光催化活性研究

以四氯化钛为钛源,硝酸铈铵为改性原料,采用非水体系溶胶-凝胶法制备了二氧化钛催化剂。采用XRD、UV-Vis和SEM等测试技术对样品进行了表征。结果显示:硝酸铈铵的添加抑制了TiO2晶粒的生长,可使其对可见光吸收增强并且改变了其形貌及尺寸。以苯酚为模型,考察了样品的催化性能。结果表明,在n(Ce)∶n(Ti)为0.3%的条件下,于550℃下焙烧的TiO2催化剂的催化活性最好。3 h光照后,苯酚降解率为93.1%。     

Dynamics and control of aggregate thin film surface morphology for improved light trapping: Implementation on a large-lattice kinetic Monte Carlo model

This work demonstrates the use of feedback control, coupled with a suitable actuator design, in manufacturing thin films whose surface morphology is characterized by a desired visible light reflectance/transmittance level. The problem is particularly important in the context of thin film manufacturing for thin film solar cells where it is desirable to produce thin films with precisely tailored light trapping characteristics. Initially, a thin film deposition process involving atom adsorption and surface migration is considered and is modeled using a large-lattice (lattice size=40,000) kinetic Monte Carlo simulation. Subsequently, thin film surface morphology characteristics like roughness and slope are computed with respect to different characteristic length scales ranging from atomic to the ones corresponding to visible light wavelength and it is found that a patterned actuator design is needed to induce thin film surface roughness and slope at visible light wavelength spatial scales, which lead to desired thin film reflectance and transmittance levels. Then, an Edwards–Wilkinson-type equation (a second-order stochastic partial differential equation) is used to model the surface evolution at the visible light wavelength spatial scale and form the basis for the design of a feedback controller whose objective is to manipulate the deposition rate across the spatial domain of the process. The model parameters of the Edwards–Wilkinson equation are estimated from kinetic Monte Carlo simulations and their dependence on the deposition rate is used in the formulation of the predictive controller to predict the influence of the control action on the surface roughness and slope throughout the thin film growth process. Analytical solutions of the expected surface roughness and surface slope at the visible light wavelength spatial scale are obtained by solving the Edwards–Wilkinson equation and are used in the control action calculation. The cost function of the controller involves penalties on both surface roughness and slope from set-point values as well as constraints on the magnitude and rate of change of the control action. The controller is applied to the large-lattice kinetic Monte Carlo simulation. Simulation results demonstrate that the proposed controller and patterned actuator design successfully regulate aggregate surface roughness and slope to set-point values at the end of the deposition that yield desired levels of thin film reflectance and transmittance.     

TiO2薄膜纳米改性搪瓷表面光泽影响的研究

采用溶胶-凝胶法制得稳定的淡黄色透明TiO2溶胶溶液,通过浸渍提拉法在搪瓷表面制备TiO2薄膜。研究了在搪瓷表面涂有不同层数的TiO2薄膜对其光泽度的影响,同时还采用XRD和SEM分析了搪瓷表面TiO2薄膜的晶体结构和显微形貌。结果表明,薄膜在400℃热处理1 h后,具有完整的锐钛矿相和良好的光学性能;不同层数的TiO2薄膜对搪瓷表面的光泽度产生了显著的影响。     

在可见光照射下金属离子改性二氧化钛水溶胶对甲基橙的降解

以钛酸四丁酯为前驱物,采用沉淀胶化法制备了TiO2水溶胶,比较了制备方法对TiO2水溶胶性能的影响,并用TiO2水溶胶制备薄膜.采用金属离子Fe3+[1]、Co2+和Ni2+对TiO2水溶胶进行改性,分析离子改性TiO2水溶胶的光吸收性能,发现金属离子与TiO2水溶胶形成了配位化合物.研究了金属离子改性对TiO2水溶胶...     

两种酸、碱复合催化法制备SiO2增透膜及其性能研究

采用两种不同的酸碱复合催化方法制备SiO2增透膜,对该增透膜的透过率、表面形貌、硬度等进行了比较.第一种方法是滴加HCl制备薄膜,与酸催化法制备的薄膜相比,透光率有所提高,但薄膜表面不均匀,影响了薄膜的透光率;第二种方法是滴加酸溶胶制备薄膜,其透过率高,薄膜硬度大,且薄膜表面颗粒均匀平整.采用红外光谱,XRD和SEM等手段对两种方法制备薄膜的结构和表面形貌进行了表征,结果表明,滴加酸溶胶法得到的薄膜性质更稳定,透光率、强度等指标也最优.