可见光诱导纳米TiO2超亲水薄膜的研究进展

纳米TiO2超亲水薄膜是最具应用潜力的自清洁材料之一，但由于其禁带宽度较大，只能被波长小于387nm的紫外光所激发，不能有效地利用太阳光中占绝大部分的可见光，使其实际应用受到极大的限制。因此研究开发可见光激发的纳米TiO2超亲水薄膜就成为该领域的关键课题之一。综述了近年来纳米TiO2薄膜的超亲水性机理的研究情况及影响亲水性的因素、实现可见光响应的改性方法，并对纳米TiO2超亲水薄膜的应用前景进行了展望。     

提拉法制备高透光率超亲水性TiO2薄膜及性能分析

采用溶胶-凝胶法结合提拉工艺在载玻片上制备TiO2薄膜,分别以不同温度(200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃)对薄膜进行退火处理2h.用X射线衍射及扫描电镜测试样品的微观结构和表面形貌,用紫外-可见分光光度计和接触角测量仪分别测试薄膜的透射光谱和水接触角.结果表明,所有样品均为透明薄膜,在可见光范围内平均透光率均大于70％;薄膜光学带隙随退火温度升高依次降低;水接触角随退火温度升高依次减少,当退火温度为450℃和500℃时,水接触角分别为2.5°和2°,薄膜表现为超亲水性.     

常温下纳米TiO2薄膜的制备及其超亲水性研究

在室温下采用溶胶法制备锐钛矿型纳米TiO2薄膜，研究不同温度处理后薄膜的超亲水性，光催化能力，结果表明：在室温下制备，固化的薄膜具有良好的超亲水性，光催化能力和较高的可见光透射率，且薄膜厚度均匀，温度低于200℃的热处理，对薄膜的光致特性基本没有影响，而在450℃下烘烤1h后，其光催化性能有所下降。     

TiO2薄膜光诱导超亲水性作用机理的研究

通过对固体表面亲水性作用原理的分析,提出"纳米TiO2薄膜本身就具有良好的亲水特性,与其是否具有光催化特性不直接相关"的观点,并建立了TiO2薄膜光诱导超亲水性的作用模型,分析了影响光诱导超亲水性的主要因素.     

超亲水TiO_2/SiO_2复合薄膜的制备与表征

通过 ｓｏｌ－ｇｅｌ工艺在普通钠钙玻璃表面制备了均匀透明的 ＴｉＯ２／ＳｉＯ２复合薄膜．实验结果表明：在 ＴｉＯ２薄膜中添加 ＳｉＯ２,可以抑制薄膜中 ＴｉＯ２晶粒的长大,同时薄膜表面的羟基含量增加,水在复合薄膜表面的润湿角下降,亲水能力增强．当 ＳｉＯ２含量为 １０～２０ ｍｏｌ％时获得了润湿角为０°的超亲水性薄膜．     

TiO_2表面超亲水性

介绍了TiO_2表面的超亲水性原理及提高TiO_2超亲水性能的方法,并对其应用前景作了简要评述。     

TiO2薄膜亲水性机理及改善方法的研究进展

对TiO2薄膜的一种新特性--光诱导亲水性进行了综合评述.主要概括了对亲水性机理的认识过程和研究现状以及影响TiO2薄膜亲水性的各种因素,讨论了通过掺杂改善其亲水性的方法.根据国内外的研究和应用现状,提出氧化钛薄膜亲水性研究今后发展的方向.     

使用PEM监控制备光致亲水性TiO2薄膜的研究

本文采用中频反应磁控溅射方法在玻璃表面制备了TiO2薄膜,为使反应溅射的工作点能够稳定在“过渡区”,得到较高的薄膜沉积速率,使用了等离子体发射光谱监控法（Plasma Emission Monitor,PEM）对溅射过程进行控制。利用台阶仪测膜厚,用X射线衍射（XRD）和透射率光谱扫描等测试方法对薄膜的特性进行表征。对制得的薄膜进行了光照试验,研究了温度、PEM工作点等不同工艺条件对薄膜亲水性的影响。薄膜经过1 h左右的紫外光照射,得到了很好的亲水性效果,其表面的水接触角达到了小于1°的水平。将薄膜经过光照后再置于黑暗中一段时间,如此循环了5次,仍具有很好的光致亲水效果,证明此过程是可以循环重复的。     

退火温度对纳米TiO2薄膜结构和亲水性的影响

采用射频磁控溅射方法制备出纳米二氧化钛(TiO2)薄膜,研究了不同退火温度对薄膜微观结构和超亲水性的影响.结果表明:退火温度升高,晶粒长大,孔隙率减小;常温制备300 ℃以下退火的TiO2薄膜为无定形结构,亲水性差;400 ℃～650 ℃退火的薄膜为锐钛矿结构,表现出超亲水性;800 ℃退火薄膜为金红石结构,亲水性有所下降.     

纳米TiO2/ITO复合薄膜的光诱导亲水性研究

本文采用直流反应磁控溅射法及能量过滤磁控溅射技术,以玻璃为衬底制备了纳米TiO2薄膜和纳米TiO2/ITO复合薄膜.利用X射线衍射(XRD) 、扫描电镜(SEM) 、紫外-可见分光光度计(UV-VIS) 、椭偏光谱仪(VASE型)和接触角测定等手段对薄膜进行了表征.研究表明:纳米TiO2/ITO复合薄膜表面水的初始接触角较纳米TiO2薄膜明显减小,ITO膜层的存在抑制了光生载流子的复合,在紫外光照射5min后接触角迅速下降,紫外光照射30min后接近0°,亲水性较纳米TiO2薄膜有明显提高;应用能量过滤磁控溅射技术制备的薄膜晶粒尺寸减小至10nm左右,薄膜表面平整,吸收边波长"蓝移"至320nm;纳米TiO2/ITO复合薄膜在可见光波段的透过率下降至60%左右,较纳米TiO2薄膜的80%明显降低.     

TiO2光催化剂的制备与改性研究进展

综述了TiO2光催化剂的制备和改性研究进展,提出:①在光催化剂的制备方面,还应该开展一些新型的制备技术和产物性能方面的深入研究;②为了获得高性能、低成本的改性光催化剂,还应该深入开展把光催化剂的制备和改性直接结合起来的易于实现商业生产的技术研究.     

TiO2光催化剂非金属阴离子修饰的研究进展

与以往研究较系统的通过具有高的(光)化学氧化还原活性的修饰剂改性相比,化学相对惰性的非金属阴离子的改性到近来才引起人们的重视,但对其研究还是零散的、不系统的,有时甚至是矛盾的.介绍了非金属阴离子(如F-、PO43-、SO42-等)改性TiO2的制备方法、对光催化效率和机理的影响等,重点阐述了TiO2表面吸附的非金属阴离子在光催化过程中的作用机理的研究进展,并着重强调它们在光催化过程中的共性作用,指出了需要进一步研究的方向.     

磁控溅射制备TiO2薄膜的抗凝血性能

用射频磁控溅射法在生物玻璃基片上沉积TiO2薄膜.通过研究基片温度和热处理对薄膜表面抗凝血性能的影响,比较了基片沉积薄膜前后抗凝血性能的变化,结果发现,在基片温度为500℃制得的TiO2薄膜的抗凝血性能较好,而导致薄膜表面抗凝血性能变化的主要原因在于薄膜表面能、表面结构和形貌的变化.     

溅射功率对TiO2薄膜结构与特性的影响

采用射频磁控溅射法,在室温和不同功率条件下,在soda-lime玻璃衬底上成功制备出TiO2薄膜。运用X射线衍射(XRD)仪、能谱仪、拉曼(Raman)光谱仪、PL光谱、紫外—可见(UV-VIS)分光光度计等对样品进行了表征分析。分析结果表明:当溅射功率小于100 W时,在soda-lime玻璃衬底上制备的TiO2薄膜为无定形结构。当溅射功率大于等于150 W时,所得TiO2薄膜中出现锐钛矿结构。在本实验中,随溅射功率的增加,TiO2薄膜的结晶越好,晶粒的粒径不断增大且沿(101)取向生长。当在氧气气氛中500℃退火2 h后,制备的TiO2薄膜中锐钛矿相晶粒尺寸增加了17%。在本实验条件下,随着溅射功率的增加,薄膜厚度明显增加,薄膜厚度与溅射功率基本成线性关系。通过光催化降解实验得出,所得到的纳米TiO2薄膜对亚甲基兰溶液具有较强的降解能力。     

厚度依赖的二氧化钛薄膜光学性能研究

用溶胶-凝胶法制备了不同厚度的纳米二氧化钛薄膜,场发射扫描电镜和原子力显微镜观察,薄膜比较平整,颗粒大小均匀,X射线衍射和拉曼光谱分析表明,热处理温度为400-700℃的薄膜呈锐钛矿晶型,光致发光谱结果表明,薄膜有良好的荧光特性,发光峰较强,且薄膜厚度对其光致发光强度有显著影响。     

离子辅助沉积法制备纳米TiO2光催化薄膜

利用离子辅助沉积工艺在玻璃基板上制备了纳米TiO2薄膜,考察了离子源电压和电流的变化对TiO2薄膜晶体结构、光催化活性和光学等特性的影响.结果表明,离子辅助沉积法制备的TiO2薄膜具有好的锐钛矿型晶体结构和高的光催化活性,其晶粒尺寸随着离子源能量的增大而减小.在离子源电压和电流为600V和1200mA时所制备的TiO2薄膜具有最好的光催化活性,对亚甲基蓝水溶液的降解率达到了92.3%.     

退火温度对纳米TiO2薄膜的乙醇气敏特性的影响

采用直流磁控反应溅射法分别在Al2O3陶瓷管和Si(111)基片上制备纳米TiO2薄膜.首先将样品置于马孚炉中,分别在500℃、700℃和1100℃下进行3小时退火处理,然后利用XRD测定各退火条件下TiO2薄膜的晶粒尺寸和晶型,并对样品的气体敏感特性进行测试.实验结果表明:薄膜的结构、晶粒尺寸、晶相和气敏特性随着退火温度的不同而变化,经过500℃×3小时退火后的TiO2薄膜(锐钛矿相)对乙醇蒸汽的灵敏度最高,响应(恢复)时间为2-3s,并具有很好的选择性,其最佳工作温度为280℃左右.最后讨论了薄膜的乙醇气敏机理.     

溅射法制备TiO2薄膜过程中靶中毒现象的消除及样品表征

用氧脉冲直流反应磁控溅射法,在载玻片衬底上制备了不同初始氧浓度和不同断氧时间％的多晶TiO2纳米薄膜,并对薄膜的厚度、晶体结构及表面形貌进行了研究。研究发现,脉冲式通氧能有效消除靶中毒,将薄膜沉积速率最大提高到3～5nm／min,并且当断氧时间大于30s时,沉积速率在2．5nm／min以上;薄膜的晶体结构和形貌随着氧浓度和断氧时间而变化,在初始氧浓度为30％、断氧时间为30s时,金红石结构样品具有最佳结晶程度,并且薄膜的表面平整、晶粒尺寸分布均匀,而锐钛矿结构的最佳结晶条件是氧浓度30％或50％、断氧时间20s.     

氧脉冲磁控溅射法制备多晶TiO2薄膜

利用一种改进的溅射方法在载波片上制备了多晶TiO2薄膜。由于该法在溅射过程中氧气控制得像脉冲一样,所以称之为氧脉冲直流磁控反应溅射。它能有效的减轻靶中毒,样品沉积速率达到传统反应溅射法的7倍左右。分别利用椭圆偏振测厚仪、X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜研究了沉积时间、氧分压以及氧气开关时间对沉积速率、晶体结构和表面形貌的影响。研究结果显示,在氧分压为30％,断氧时间Toff=30s和20s下制备的样品具有最好的金红石相或锐钛矿相单一晶体结构,并且在Toff=30s时,具有最佳的表面形貌。此外,在较高沉积速率和较低氧分压下,样品更趋向于生成金红石相。利用范德堡法研究了样品的电阻率,在氧分压为30％,Toff=30s和50％,Toff=40s下制备的样品的电阻率为10·cm左右。该样品适合进一步研究透明导电TiO2薄膜。