FTO/SiO_2复合薄膜的制备及电阻（英文）

采用溶胶-凝胶法制备了FTO/SiO_2复合薄膜。使用扫描电镜、X射线衍射仪、厄氏粘度计和表面四点探针等手段,研究了乙醇与正硅酸乙酯比例、水与正硅酸乙酯比例、掺杂F、薄膜的厚度、热处理温度、溶胶黏度、薄膜表面形貌、组织结构和电阻等制备参数和性能特征。适合于制备FTO/SiO_2复合薄膜的SiO_2溶胶最佳的参数为EtOH/TEOS/H2O为4/2/1,pH为3。加热会导致薄膜产生裂纹,加热速度控制在0.25℃/min时,薄膜表面完好。掺杂F可以明显地改善薄膜的导电性,随F的掺杂浓度增加,电阻明显减小,最佳的F掺杂浓度为5mol%。在500℃以下,随热处理温度的提高,膜的导电性增加。导电性也随薄膜厚度的增加而增加。当F掺杂浓度为5mol%,薄膜厚度为1+3层溶胶,热处理温度为500℃时,FTO/SiO_2薄膜的方块电阻为270?/□。     

掺银二氧化钛薄膜的制备及其性能

采用四氯化钛水解法制备了一系列不同Ag掺杂量的纳米Ag-TiO_2复合薄膜,运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、光致发光(PL)谱、可见光透过(T%)光谱等手段对Ag-TiO_2进行了表征,采用接触角测量仪考察了Ag含量对TiO_2薄膜亲水性的影响,并以8W(λ=254nm)的UV灯作为光源,评价了各薄膜光催化降解亚甲基蓝的活性。UV-Vis测试结果表明,Ag的掺杂使TiO_2吸收边发生红移,有效增强可见光的吸收能力。PL测试结果表明,Ag能显著抑制光生电子(e-)和空穴(h+)的复合。T%光谱测试结果表明,Ag掺杂不影响TiO_2薄膜的可见光透过率。Ag的存在大幅度提高了TiO_2薄膜的亲水性以及对亚甲基蓝的光催化降解活性,当掺杂Ag的质量分数为1%时,TiO_2薄膜与水的接触角几乎为0°,同时可使TiO_2薄膜的光催化活性提高约1.5倍。     

MSM结构TiO_2基紫外探测器的制备及光电特性研究（英文）

采用RF磁控溅射技术在石英衬底上生长了厚度可调的锐钛矿相TiO_2薄膜,继而采用光刻技术在薄膜上生长了Ag叉指电极,获得了MSM结构TiO_2基紫外探测器。I-V特性测试结果表明,Ag与TiO_2之间表现出优良的欧姆接触特性,所制备探测器为欧姆接触。此外,TiO_2薄膜厚度对探测器的光电性能影响显著,当薄膜厚度达到197 nm时,光电性能达到最高。此时,光电流高出暗电流近2.5个数量级,紫外光区的响应度高出可见光区近2个数量级。所制备Ag/TiO_2MSM紫外探测器表现出明显的光敏性和可见盲特性。     

Ag-TiO_2复合薄膜的低温制备及其性能

采用溶胶-凝胶工艺制备掺银锐钛矿型TiO2溶胶,通过浸渍提拉法在载玻片表面涂膜,并在较低温度下进行热处理(250℃),获得Ag-TiO2复合薄膜。考察热处理温度、掺银量等影响因素,研究复合薄膜的光学性能、光催化性能和抗菌性能,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)等分析测试手段进行表征。结果表明:随热处理温度的升高,TiO2的结晶度提高,并在500℃逐渐由锐钛矿型向金红石型转变,复合薄膜表面的TiO2颗粒形貌由不规则形状依次转变为球形、方形等规则形状,当热处理温度为250℃时,复合薄膜具有较好的光催化活性;随着掺银量的提高,复合膜的光催化活性先增大后减小,当银含量为3at%～5at%时,复合薄膜具有较好的光催化活性及抗菌性能。     

浸渍式提拉法制备TiO2薄膜的微观结构和润湿性

目的研究工艺参数与TiO_2薄膜的微观结构、光学性质及润湿性的关系。方法以钛酸四丁酯为原料,乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶浸渍式提拉法,改变工艺参数(提拉次数、提拉速度),在玻璃衬底上制备了TiO_2薄膜,并通过光学表面形貌仪、紫外可见分光光度计及接触角测试仪分析了不同参数下制备的TiO_2薄膜的微观结构、光学性质和润湿性。结果提拉次数和提拉速度都会影响薄膜的微观结构,提拉2次,提拉速度在3~7 cm/min之间制备的TiO_2薄膜表面平整、致密。在提拉方向上,存在厚度梯度,厚度梯度为1 nm/μm。透射光谱显示TiO_2薄膜在可见光区透明,吸收边与提拉工艺有关,提拉速度为7 cm/min,提拉2次制备的TiO_2薄膜,禁带宽度为3.57 e V,此时,接触角为14.8°。结论提拉速度、提拉次数影响TiO_2薄膜的微观结构、光学性质和润湿性。通过提拉工艺参数的调整,可以制备均匀致密、具有亲水性的半导体TiO_2薄膜。     

预沉积ZnO薄膜对ZnO−MoS2/ZnO复合涂层结构与性能影响

目的 通过优化原子层沉积工艺获取不同厚度ZnO薄膜,研究ZnO薄膜晶体取向对ZnO?MoS2涂层生长结构的影响,获得具有优异摩擦学性能的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层。方法 采用原子层沉积法在不锈钢基体上预沉积不同厚度的ZnO薄膜,再用射频磁控溅射技术继续沉积ZnO?MoS2涂层,制备ZnO?MoS2/ZnO固体润滑复合涂层。结果 X射线衍射分析发现,预沉积ZnO薄膜有诱导后续ZnO?MoS2涂层沉积生长的作用,预沉积100 nm厚ZnO薄膜的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层显示出宽化的MoS2 (002)馒头峰,其截面形貌显示为致密的体型结构,获得的摩擦因数最低(0.08),纳米硬度最高(2.33 GPa),硬度/模量比显示该复合涂层的耐磨损性能得到提升;X射线光电子能谱分析结果表明,复合涂层表面游离S与空气中水发生反应程度大约为原子数分数5%,显示复合涂层耐湿性能较好;基于原子层沉积ZnO薄膜生长及其对后续ZnO?MoS2涂层生长的影响分析,提出了ZnO?MoS2/ZnO复合涂层磨损模型,阐明了ZnO薄膜对复合涂层结构及摩擦学性能的影响,并以该模型解释了200 nm厚 ZnO薄膜上沉积ZnO?MoS2涂层出现的摩擦因数由高到低的变化趋势及最终磨损失效现象。结论 合适的原子层沉积制备的ZnO薄膜有利于MoS2 (002)取向生长,可有效提升ZnO?MoS2/ZnO复合涂层的摩擦学性能;控制ZnO薄膜厚度,可实现ZnO薄膜与基底及ZnO?MoS2层间界面之间的优化结合,以制得具有较好摩擦学性能及使用寿命的ZnO?MoS2/ZnO复合涂层。     

VO_2/FTO复合薄膜的制备及其光电特性研究

采用直流磁控溅射法在掺氟的SnO_2(FTO)导电玻璃衬底上沉积纯钒金属薄膜,再在常压氮氧混合气氛中退火制备VO_2/FTO复合热致变色薄膜,并对复合薄膜的结构、光学特性以及电学特性进行了测试分析。结果表明,薄膜结晶程度较高,表面平滑致密,具有很好的一致性,导电玻璃上的FTO并没有改变VO_2择优取向生长,但明显改变了VO_2薄膜的表面形貌特征。与VO_2薄膜的典型相变温度68℃相比,VO_2/FTO复合薄膜的相变温度降低约20℃,热滞回线收窄到5℃,相变前后的红外透过率分别为45%和22%,相变前后电阻率的变化达3个数量级,VO_2/FTO复合薄膜优良的光电特性对新型光电薄膜器件的设计开发和应用具有重要意义。     

Ag/TiO_2/PA自洁净涂料的原位聚合制备及其抗菌性能（英文）

使用钛酸丁酯,乙酸,乙醇等材料,制备了含TiO_2纳米粒子浓缩液,其中TiO_2尺寸约250 nm,分配系数0.631。采用上述浓缩液,获得了纳米二氧化钛改性聚丙烯酸树脂(TiO_2/PA),并将其涂在铝箔上。通过紫外可见光谱和漫反射光谱(DRS),发现纳米二氧化钛有强烈的紫外线吸收效果。将改性添加剂加入浓缩液,并采用原位聚合方法,生成银纳米粒子,最后获香Ag/TiO_2/PA涂层。根据国标准GBT 1741-2007防霉测试,该Ag/TiO_2/PA外墙涂料没有观察到霉菌的明显生长。测试了Ag/TiO_2/PA对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性,质最低抑菌浓度(MIC)为7.285×10~(-5)mg/mL,银的抗菌效果显著,但是它不能消除细菌死亡后释放的有毒物质。对3种薄膜的光催化性能进行了测试,在464 nm的可见光下,Ag/TiO_2/PA外墙涂料存在时,甲基橙(MO)2.5 h后的脱色率接近50%,研究认为,该涂层的光催化能力来自于表面上的二氧化钛。     

Keggin型磷钨酸复合TiO_2染料敏化太阳电池的制备及性能

采用浸渍负载法制备Keggin型磷钨酸(PW_(12))-TiO_2粉体,再与TiO_2混合,通过刮涂法得到PW_(12)/TiO_2薄膜。利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱等分析PW_(12)/TiO_2薄膜的形貌、光吸收性质,并以D102为染料敏化组装成太阳电池,对其光电转化性能进行研究。结果表明:PW_(12)-TiO_2粉体平均粒径为20 nm,TiO_2为锐钛矿型,通过两步法制备的PW_(12)/TiO_2薄膜保持磷钨酸结构不变;磷钨酸的引入不仅没有改变TiO_2薄膜的形貌和结构,反而促进了电子在薄膜内部的传输和电子空穴的分离,降低了电子在薄膜中传输阻力,提高了电池的光电转换效率。当PW_(12)质量分数为3.3%时,由PW_(12)/TiO_2薄膜组装的DSSC最大短路电流密度(JSC)为9.52 m A/cm2,最高总能量转换效率(η)为3.5%。     

医用PVC表面TiO2-ZnO膜的制备及光催化抗菌性能研究

目的提高医用PVC表面的抗菌性能。方法采用sol-gel法制备ZnO溶胶,以P25(商品TiO_2)悬浮液为掺杂组分,制备了不同TiO_2质量分数(20%、40%、60%、80%)的TiO_2-ZnO复合悬浮液,通过提拉法将ZnO、TiO_2-ZnO、TiO_2悬浮液均匀地涂覆在医用PVC材料表面。采用XRD、SEM等技术考察了复合膜的结构和性能。采用平板菌落计数法测定了不同膜材料对大肠杆菌的光催化杀菌性能和抗细菌粘附性能。结果当TiO_2质量分数为20%时,TiO_2-ZnO薄膜的光催化活性高于ZnO;当TiO_2质量分数为40%、60%、80%时,样品的光催化活性相差不大且都低于ZnO。对ZnO膜和TiO_2-ZnO复合膜的细菌抗粘附性和光催化杀菌性的测试结果表明,ZnO膜和不同TiO_2质量分数的TiO_2-ZnO复合膜都具有一定的抗粘附性和光催化灭菌性。在抗粘附方面,TiO_2质量分数为20%的TiO_2-ZnO复合膜的性能最好,对大肠杆菌的粘附率仅为2.6%,优于ZnO膜和TiO_2膜。在光催化灭菌性方面,在波长为365 nm的紫外光照下,样品对大肠杆菌杀灭能力高低顺序为TiO_2≈20%TiO_2-ZnO80%TiO_2-ZnOZnO。结论涂覆ZnO溶胶和TiO_2悬浮液混合溶胶可以明显提高医用PVC表面的抗细菌粘附性能和光催化灭菌活性,而且当TiO_2质量分数为20%时,TiO_2-ZnO具备最好的抗菌性能。     

LaNiO3/石墨烯复合薄膜的制备及光催化性能

采用改进的Hummer法制备出薄层石墨烯材料,采用溶胶-凝胶法结合旋转涂膜技术以玻璃基底制备出石墨烯基LaNiO3复合薄膜。采用X射线衍射(XRD)仪,透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM),拉曼光谱,X射线衍射光电子能谱(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和荧光光谱(PL)等测试手段对复合薄膜进行表征。结果表明,晶粒粒径约为20 nm的LaNiO3较均匀地生长在了石墨烯片上。光催化性能研究表明,LaNiO3/石墨烯复合薄膜的光催化活性显著优于LaNiO3薄膜,当石墨烯的含量约为4%时,复合薄膜4 h内对酸性红的降解效率比LaNiO3薄膜提高了1倍。     

磁控溅射NiCrAlY/MoS2复合薄膜结构与性能研究

目的 通过离子源复合磁控溅射技术,制备宽温域耐磨减摩性能良好的NiCrAlY/MoS2复合薄膜.方法 采用离子源复合磁控溅射技术制备了NiCrAlY/MoS2复合薄膜,研究不同MoS2掺杂量对薄膜结构、力学性能和不同温度氧化热处理后摩擦学性能的影响.采用能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜元素含量、组织结构和相结构进行分析.通过显微硬度计、洛氏硬度计、球-盘式摩擦磨损试验机、3D轮廓仪及高温氧化试验,对复合薄膜硬度、膜/基结合力、摩擦磨损性能和抗氧化性能进行分析.结果 NiCrAlY及NiCrAlY/MoS2复合薄膜以柱状晶结构生长,物相结构主要由Ni3Al、Ni-Cr和MoS2组成.随着MoS2含量的增加,薄膜柱状晶尺寸增加,致密度下降,薄膜硬度从503HV逐渐降到336HV.复合膜具有良好的膜/基结合力,结合力达到HF1级水平.掺杂MoS2可以明显提高复合薄膜的摩擦学性能,当MoS2掺杂量达到48.1％～69.8％时,NiCrAlY/MoS2复合薄膜在室温下具有良好的耐磨减摩性能,其摩擦因数降低至0.038～0.09,磨损率比NiCrAlY薄膜降低1个数量级以上,达到2.14×10–6 mm3/(N·m).对NiCrAlY和NiCrAlY-48.1％MoS2复合薄膜进行400℃和500℃高温氧化试验,复合薄膜氧化形成NiO、Al2O3、MoO3相,经过氧化后复合薄膜仍具有良好的耐磨性能,400℃氧化后复合薄膜磨损率降至1.41×10–6 mm3/(N·m).结论 MoS2掺杂量对NiCrAlY/MoS2复合薄膜结构和性能有重要影响,当MoS2原子数分数为48.1％时,复合薄膜在常温以及高温氧化后均具有良好的耐磨减摩性能.     

FeBP@SiO2核壳结构纳米复合材料的可控制备及其吸波性能

提出一种简便易行的方法制备核壳型FeBP@SiO₂纳米粒子,该方法利用化学还原和溶胶凝胶相结合,实现复合粒子的核壳结构可控。通过改变SiO₂壳厚度,研究了壳层厚度对吸波性能的影响,并对微波吸收机制进行分析和解释。结果表明,随着SiO₂壳层厚度的增加,粒子微波吸收能力先增大后减小。当SiO₂壳层厚度为38 nm时,FeBP@SiO₂样品具有最强的微波吸收性能,在吸收涂层厚度为2.19 mm下反射损耗获得较好的吸收性能(-52.66 dB),这种增强的微波吸收性能主要来自新增磁-介电界面,从而提高了材料的阻抗匹配以及介电损耗的能力,通过设计复合粒子的核壳结构,可以实现复合吸波剂的性能调控,因此本研究为设计下一代新型复合微波吸收材料提供了重要参考。     

钕掺杂氧化钛薄膜的亲水和光催化性能（英文）

通过酸催化溶胶-凝胶法在玻璃基板上制备具有高亲水性和光催化活性的Nd掺杂TiO_2薄膜。用XRD、SEM、TEM、FT-IR、光学接触角测量仪和紫外可见分光光度计研究Nd掺杂对薄膜的晶体结构、组成和光学性能的影响。结果表明,Nd掺杂对薄膜的亲水性和光催化性能有重要影响。Nd掺杂导致TiO_2晶格变形,抑制氧化钛由锐钛矿相向金红石相转变、紫外吸收光谱的红移,产生大量氢氧自由基(·OH)并加速表面的羟基化反应。当Nd掺杂量为0.1%(质量分数)时,薄膜颗粒尺寸最小,约为15 nm,薄膜的亲水性能最佳,接触角仅为8.1°,且92%的亚甲基蓝被光催化分解。此外,对Nd掺杂的改性机理进行讨论。     

TiO_2薄膜对金刚石磨削性能的影响

采用溶胶-凝胶法在金刚石表面涂覆TiO_2薄膜.利用扫描电镜、能谱以及红外光谱等手段对涂膜后金刚石磨料表面形貌、结构和成键情况进行分析,研究在不同进刀量时TiO_2薄膜对金刚石磨削性能的影响.结果表明:磨料表面的TiO_2薄膜可以保护金刚石磨料在烧结过程中不受结合剂中碱金属氧化物的侵蚀,提高结合剂对金刚石的润湿性;在进刀量为5 μm/s时,与未涂膜金刚石砂轮相比,涂膜金刚石砂轮对硬质合金(WC,6%(质量分数)Co)的磨耗比提高121%.     

氮掺杂TiO_2薄膜光催化剂的制备

采用溶胶-凝胶法,在电场热处理条件下,合成了晶粒度为50～60 nm的在可见光下具有较高催化活性的一种掺N的TiO_2薄膜.光催化实验表明:在可见光催化下,掺N薄膜对甲基橙溶液的催化活性大大提高了.通过XPS和XRD分析,确定了N在TiO_2中以取代O原子的形式存在,即薄膜中形成了非整比化合物TiO_(2-x)N_x,通过紫外可见光谱(UV-VIS)分析测试薄膜的透光率,观察到掺N薄膜的吸收截止波长为550 nm,说明吸收边发生了红移.以取代形式掺杂的N在窄化带隙和提高光催化活性方面具有重要的意义.     

化学溶液沉积法制备WO3•2H2O薄膜及其电致变色性能

目的研究具有不同微观结构的WO_3·2H_2O薄膜的电致变色性能。方法采用化学溶液沉积法在FTO玻璃上制备WO_3·2H_2O薄膜,通过加入不同的形貌控制剂(柠檬酸或草酸铵),制备不同纳米结构的WO_3·2H_2O薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜的成分结构和微观形貌,利用紫外可见光分光光度计对薄膜在波长为200～1000nm范围内的透光性进行研究,并通过电化学工作站对薄膜进行电化学性能分析。结果采用柠檬酸作为形貌控制剂制备的WO_3·2H_2O薄膜的透光性高达82%左右,其在着色和褪色状态的透过率差值为36.2%。通过添加柠檬酸或草酸铵作为形貌控制剂制备的WO_3·2H_2O薄膜均呈现出纳米片状结构,纳米片的厚度分别为5～15 nm和50～60 nm,但是采用柠檬酸制备的WO_3·2H_2O具有较多的间隙和裂缝,使其表现出了较好的电致变色性能。结论具有间隙和裂缝的纳米WO_3·2H_2O薄膜增加了薄膜与电解质的接触面积,减少了离子扩散的路径距离,更小的纳米结构可以提供更多的化学活性位点,从而表现出较好的电致变色性能。     

能量过滤磁控溅射技术制备Cu2O/TiO2复合薄膜及其光催化性能

目的制备具备良好光催化性能的Cu_2O/Ti O_2叠层复合薄膜。方法利用直流磁控溅射技术(DMS)和能量过滤直流磁控溅射技术(EFMS)在玻璃基底上制备Cu_2O/Ti O_2叠层复合薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、椭偏仪和光催化测试系统表征和分析了薄膜的表面形貌、结构、透射率和光催化性能。结果 DMS技术和EFMS技术制备的Ti O_2和Cu_2O薄膜都有良好的结晶特性,其中Ti O_2为单一的锐钛矿结构。相对于DMS技术制备的Cu_2O薄膜,EFMS样品中的Cu_2O薄膜的衍射峰较弱,而且衍射峰的宽度变宽,衍射曲线比较平滑。薄膜表面较平整,颗粒均匀,较细小,边界明显。DMS和EFMS两种技术制备的薄膜的平均晶粒直径分别为15.4 nm和10.8 nm。透射光谱测试结果表明,EFMS技术制备的复合薄膜平均透射率较大,在350～800 nm范围内,平均透射率为0.388,DMS薄膜的值为0.343。对罗丹明B(Rh B)的光催化降解结果表明,EFMS技术制备的薄膜的降解速率为-0.00411,大于DMS技术制备的薄膜的降解速率-0.00334。结论 EFMS技术制备的Cu_2O/Ti O_2叠层复合薄膜对罗丹明B具有较大的光催化降解速率。     

TiO2光生阴极保护纳米薄膜研究进展

光生阴极保护是一种新型的电化学保护方法,近年来成为腐蚀防护领域的研究热点。TiO_2薄膜具有光生电子-空穴对分离能力优异、稳定性良好、价格低廉等优点,在光生阴极保护技术中具有突出优势。首先介绍了TiO_2薄膜光生阴极保护原理,随后介绍了TiO_2薄膜材料的不同制备方法,包括溶胶-凝胶法、阳极氧化法、水热法、热分解法、电泳沉积法和磁控溅射法等。接着针对目前TiO_2薄膜材料存在的问题,阐述了不同掺杂/复合改性方法,主要有掺杂金属和非金属、表面金属沉积、纳米碳材料复合和半导体复合等。同时,总结了不同TiO_2涂层/金属体系(TiO_2/不锈钢体系、TiO_2/铜体系和TiO_2/碳钢体系等)的光生阴极保护研究进展。最后,对TiO_2光生阴极保护技术今后的发展进行了展望,指出拓展TiO_2薄膜的光吸收范围,提高TiO_2光生电子-空穴对的分离效率,获得高结合力、高耐磨性、抗老化的TiO_2涂层,将是未来光生阴极保护领域的重要发展方向。     

金刚石衬底的V2O5薄膜激光损伤阈值研究

目的探究V_2O_5薄膜厚度对其抗激光损伤性能的影响。方法通过射频反应磁控溅射法在光学级单晶金刚石衬底表面制备了不同膜厚的V_2O_5薄膜。采用脉宽为10 ns、波长为1064 nm的脉冲激光器对薄膜样品进行光学响应曲线测试,测得薄膜相变前后透过率变化情况及相变开关时间,以判断薄膜是否发生损伤,并根据损伤几率得到激光损伤阈值。结果实验制备的薄膜为组分单一的多晶V_2O_5,在(001)面具有明显择优取向。同一膜厚下(350 nm),随着激光能量密度的增加,薄膜的相变关闭时间由1.48 ms单调减小至0.64 ms,相变回复时间则由11.6 ms单调增加至20.4 ms,相变后的透过率由19%单调减小至8%,回复后的透过率由77%单调减小至51%。薄膜膜厚在150～550 nm的范围内,其激光损伤阈值随着膜厚的增加呈现出先增后减的趋势;当膜厚等于250 nm时,激光损伤阈值达到最大值,为260 mJ/cm~2;膜厚为550 nm时,激光损伤阈值最小,仅为209 mJ/cm~2。结论 V_2O_5薄膜厚度对其抗激光损伤性能具有较大的影响,合理地控制膜厚,能够有效提高激光损伤阈值,从而提高基于金刚石衬底的V_2O_5薄膜的抗激光损伤能力。