热处理工艺对多孔TiO2薄膜光催化性能的影响

以十八胺为模板剂,采用溶胶-凝胶法在玻璃基体上制备了多孔TiO2薄膜,研究了热处理工艺对薄膜理化性质及光催化性能的影响。随煅烧温度和煅烧时间的增加,TiO2薄膜表面逐渐形成清晰的孔结构,晶粒尺寸增大。薄膜由锐钛矿型TiO2组成,Ti以Ti 4+的形式存在。制备的TiO2薄膜厚度在200nm左右,薄膜的UV-Vis透射率随煅烧温度的升高呈下降趋势,随煅烧时间的延长先下降而后又上升。多孔TiO2薄膜光催化降解甲基橙结果表明,随煅烧温度升高薄膜的光催化活性增加,在500℃煅烧2h制备的薄膜具有最佳的光催化活性。     

溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜光催化特性实验研究

采用溶胶-凝胶实验方法,研究了TiO2薄膜厚度、退火温度及退火时间对薄膜晶相结构、表面形貌和光催化性能的影响。结果表明,TiO2薄膜光催化活性随着薄膜厚度的增加而增加,当薄膜厚度为3层时,光催化活性达到最大,层数超过3层时,薄膜的光催化活性随薄膜厚度的增加反而降低;当退火温度为550℃时,TiO2薄膜中出现金红石相,质量分数为25.4%,此时的光催化效率最高;随着退火时间的延长,TiO2晶粒尺寸逐渐变大,光催化活性逐渐减弱。     

TiO2\FTO镀膜玻璃色饱和度的数值模拟

本文以具有较高折射率的材料——二氧化钛(TiO2)替代自身折射率较低的材料——SiCOx作为氟掺杂氧化锡(FTO)镀膜玻璃中间层薄膜,通过数值模拟计算的方法主要研究了TiO2\FTO镀膜玻璃的表面色饱和度控制表现,并与传统的SiCOx\FTO镀膜玻璃就色饱和度控制表现进行了对比,结果发现TiO2\FTO镀膜玻璃具有更加优异的表面色饱和度控制表现,适合进行实际应用推广。     

纳米TiO2薄膜的低温制备

采用液相沉积法,在90℃下制备了纳米锐钛矿型TiO2薄膜.采用XRD、UV透射光谱、薄膜表面接触角的测量、厚度的测量及亚甲基蓝降解等手段研究了TiO2薄膜的性能.结果表明所制备的TiO2薄膜具有较好的超亲水特性及光催化活性,在可见光范围内具有较好的透明性,其平均透光率在80%以上.     

复合电沉积制备SnO2/TiO2薄膜及其光电催化性能

为了寻求廉价、高效和稳定的光催化剂,用复合电沉积技术在紫铜片上制备了Sn/TiO2薄膜,经300℃热氧化使之形成SnO2/TiO2复合电极.利用SEM,XRD对薄膜进行了表征,以甲基橙为模型化合物,对复合电极的光催化和光电催化性能进行了测定.研究表明:该薄膜由0.3~1μm的颗粒构成,每个颗粒又由纳米晶粒形成;电极具有多孔结构,膜中的SnO2以两种不同的晶体结构存在;在薄膜质量相等的情况下,SnO2/TiO2薄膜的光催化活性是纯TiO2粒子膜的2.87倍;外加一定偏压下,其催化性能大幅度提高.     

玻璃基底TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能研究

提高二氧化钛纳米管阵列电极的机械稳定性,改善电极的透光性能,有助于提高其光电催化性能,拓展电极的应用范围.通过室温射频溅射方法在玻璃基底上溅射一层金属钛膜,然后在含0.5%HF的电解液,10V阳极氧化电压下进行阳极氧化,得到玻璃基TiO2纳米管阵列电极.扫描电子显微镜和X射线衍射分析表明,玻璃基表面形成了孔径为20～30nm,管长约130nm排列有序的锐钛矿型TiO2纳米管阵列.光电性能测试表明,玻璃基TiO2纳米管阵列与金属钛基TiO2纳米管阵列表现出相似的光电催化性能,明显优于磁控溅射制备的TiO2薄膜.     

磁控溅射制备Cu2O和Cu2O/TiO2复合膜及其光催化活性

采用直流反应磁控溅射的方法在普通玻璃上沉积得到Cu2O、TiO2和Cu2O/TiO2复合薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对薄膜的晶体结构、表面形态和薄膜元素组成进行了分析.XRD结果表明,当反应溅射时间为5 min时,Cu2O薄膜由单一的(111)晶面组成;反应时间的延长促进了Cu2O(110)和(220)晶面的生长.通过计算得出Cu2O(111)更有利于对O2的吸附.进一步使用氙灯作为光源,用薄膜对亚甲基蓝(MB)的降解率来表征光催化活性.结果表明,Cu2O/TiO2复合薄膜的光催化效果随着Cu2O含量的增加升高而后降低,当Cu2O含量为2.6mol%时,光催化活性最高.光催化效率的提高主要归因于Cu2O的加入引起光生电子-空穴的分离,而过量的Cu2O会延长光生电子迁移到Cu2O/TiO2界面和空穴迁移至表面所需要的时间,使电子和空穴复合的几率增大,从而降低了量子效率.     

微米级石英空心小球表面TiO2薄膜的制备及其降解性能的研究

在粒径大小为57～74μm之间的石英空心小球表面成功的镀上一层TiO2薄膜.XRD显示600℃退火时TiO2薄膜结晶性能较好,退火700℃以上开始出现金红石相.镀TiO2薄膜石英空心小球较好的解决了TiO2纳米粉在溶液光降解中易出现的团聚问题.小球衬底的粒径较大,有利于解决TiO2粉状催化剂易出现的难以回收再利用的问题.利用对甲基橙的光降解试验来评估薄膜的催化降解性能,结果表明镀膜小球的光催化性能比TiO2纳米粉的光催化性能要好.     

PEO改性纳米TiO2/LDPE复合薄膜的光降解性能

以聚氧乙烯(PEO)改性纳米TiO2颗粒作为光催化剂,与低密度聚乙烯(LDPE)树脂复合制备了一种新型可光催化降解的TiO2/LDPE纳米复合薄膜,进行了该薄膜在空气中紫外光照下的光催化降解实验。通过表面接触角、失重率、红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等分析技术系统地研究了该复合薄膜的降解性能。结果表明,PEO的加入能提高薄膜的亲水性和TiO2的分散性,提高TiO2的光催化活性,有利于促进LDPE薄膜的降解。TiO2/PEO/LDPE复合薄膜在0.8mW/cm2紫外光强下照射425h,失重率达到15.2%;在4mW/cm2紫外光强下照射500h,失重率达到38.1%。光照后薄膜的拉伸强度和断裂伸长率显著降低,羰基指数升高。     

自清洁SiO2/TiO2减反膜的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶技术制备了SiO₂溶胶和TiO₂溶胶，利用浸渍提拉法在光伏玻璃上制备了SiO₂/TiO₂减反膜。用光谱透射比测量仪和椭偏仪测定了薄膜的透光率和折射率，通过场发射扫描电子显微镜观察了薄膜的形貌结构，最后考察了薄膜的自洁性能和耐候性能。结果表明：随着溶胶中TiO₂浓度的升高，SiO₂/TiO₂减反膜的厚度不断增加，而透光率逐渐减小，折射率逐渐增大。在波长为600nm时，TiO₂浓度最低的减反膜(ST-300)的透光率为94.4%,折射率为1.33。ST-300减反膜的表面平整，结构致密。光催化2h后，ST-300减反膜可将10mg/L的甲基蓝溶液降解11.2%,经过耐候处理后，其透光率衰减值仅0.08%～0.15%。     

膜层厚度对Ag/TiO膜透光隔热性能的影响

采用磁控溅射工艺制备了玻璃基Ag/TiO_2膜,并研究了膜层厚度对其透光隔热性能的影响。结果表明:当Ag膜厚度由6.7 nm增加到9.5 nm时,红外光的平均透过率由42.06%减小到7.70%,隔热温差由1.9℃增大到5.7℃,而可见光的平均透过率则呈现出先增加后减少的变化趋势,当Ag膜厚度为7.7 nm时,复合膜的可见光平均透过率达最大值,为70.85%;当Ti O_2膜厚度由4.1 nm增加到16.7 nm时,红外光的平均透过率由34.12%增大到38.28%,而可见光的平均透过率与隔热温差均呈现出先增大后减少的变化趋势,当Ti O_2膜厚度为10.4 nm时,复合膜的可见光平均透过率达最大值,为70.85%,而厚度为13.6 nm时,膜的隔热温差达最大值,为5.2℃。     

基底温度对直流溅射Nb掺杂TiO2薄膜性能的影响

采用陶瓷靶直流磁控溅射,以玻璃为基底制备2.5wt%Nb掺杂TiO2薄膜,控制薄膜厚度在300~350 nm,研究了不同基底温度下所制得薄膜的结构、形貌和光学特性.XRD分析表明,基底温度为150℃、250℃和350℃时,薄膜分别为非晶态、锐钛矿(101)和金红石相(110)结构.基底温度250℃时,锐钛矿相薄膜的晶粒尺寸最大,约为32 nm.薄膜表面形貌的SEM分析显示,薄膜粗糙度和致密度随基底温度升高得到改善.薄膜的平均可见光透过率在基底温度为250℃以内约为70%,随基底温度升高至350℃,平均透过率下降为59%,金红石相的存在不利于可见光透过.Nb掺杂TiO2薄膜的光学带宽在3.68~3.78 eV之间变化.基底温度为250℃时,锐钛矿相薄膜的禁带宽度最大,为3.78 eV.     

新颖玻璃弹簧负载化TiO2光催化剂

采用新颖玻璃弹簧填料为载体,采用浸渍－烧结法制备负载型纳米TiO2催光剂,用固含量为0.5%的TiO2浆料经3次浸涂得到的负载型光催剂上TiO2膜层均匀,光催化活性也较高,通过光在不同填充床中的分布的测定结果,表明光在所研制的玻璃弹簧为载体的光催化剂床层中的传递距离比玻璃珠载体长8倍,比0.1％P25悬浮液中的传递距离长28倍。亚甲基蓝的催化脱色实验表明,光在光催化剂层中的分布越均匀,亚甲基蓝的脱色率随床层率的增加下降得越少。     

聚氨酯TiO2纳米管复合材料的制备与光催化特性研究

为了解决水体中光催化剂的分离和回收问题,对纳米TiO2的改性和固载化及其光催化特性进行了研究。首先以纳米TiO2为原料,采用水热合成法制备TiO2纳米管;再对TiO2纳米管硅烷化,改善其表面性质;然后以聚氨酯(PU)膜片为载体负载TiO2纳米管,制成了负载型PU/TiO2薄膜的光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对催化剂进行了表征,结果表明硅烷化后的TiO2纳米管能很好地接枝在PU薄膜表面。以300 W高压汞灯为光源,萘普生为目标降解物,研究了负载PU/TiO2薄膜的光催化活性和稳定性,结果表明其对目标物的降解具有较高活性,用乙醇冲洗即可多次重复使用,其催化活性能较长时间保持稳定。     

Large-area SnO2: F thin films by offline APCVD

In this paper, we reported the successful preparation of fluorine-doped tin oxide (FTO) thin films on large-area glass substrates (1245 mm × 635 mm × 3 mm) by self-designed offline atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) process. The FTO thin films were achieved through a combinatorial chemistry approach using tin tetrachloride, water and oxygen as precursors and Freon (F-152, C2H4F2) as dopant. The deposited films were characterized for crystallinity, morphology (roughness) and sheet resistance to aid optimization of materials suitable for solar cells. We got the FTO thin films with sheet resistance 8-11 Ω/□ and direct transmittance more than 83%. X-ray diffraction (XRD) characterization suggested that the as-prepared FTO films were composed of multicrystal, with the average crystal size 200-300 nm and good crystallinity. Further more, the field emission scanning electron microscope (FESEM) images showed that the films were produced with good surface morphology (haze). Selected samples were used for manufacturing tandem amorphous silicon (a-Si:H) thin film solar cells and modules by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Compared with commercially available FTO thin films coated by online chemical vapor deposition, our FTO coatings show excellent performance resulting in a high quantum efficiency yield for a-Si:H solar cells and ideal open voltage and short circuit current for a-Si:H solar modules.     

Synthesis of TiO2/Pt/TiO2 multilayer films via radio frequency magnetron sputtering and their enhanced photocatalytic activity

TiO₂/Pt/TiO₂ (TPT) multilayered films with different thicknesses of Pt layers from about 0.75 to 12 nm were prepared by radio frequency magnetron sputtering method. The as-prepared films were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, atomic force microscopy, UV-visible diffuse reflectance spectroscopy, and photoluminescence spectroscopy. The photocatalytic activity of the samples was evaluated by the photocatalytic decolorization of methyl blue aqueous solution under ultraviolet light irradiation. The photocatalytic activities of all TPT multilayer films were higher than that of the pure TiO₂ films. When Pt thickness was increased to 3 nm, the measured photocatalytic activity of the TPT film was highest, and exceeded that of the pure TiO₂ films by a factor of more than three times. Such enhancement was ascribed to the presence of Pt layer, which inhibits the recombination of the photogenerated charge and carriers, as well as modifies the crystallinity of the TiO₂ top layer.     

Optimization of the thickness of glass/TiO2/Ag/Ti/TiO2/SiON multilayer film

The TiO₂/Ag/Ti/TiO₂/SiON multilayer film was deposited on glass substrate at room temperature using magnetron sputtering method. By varying the thickness of each layer, the optical property was optimized to achieve good selective spectral filtering performance in Vis-NIR region. The multilayer film achieves maximum transmittance of 92.7% at 690 nm, in which the both TiO₂ layers are 33 nm. For good conductivity and transmittance, a 4 nm Ti layer and a 30 nm SiON layer are necessary.     

Preparation and super-hydrophilic properties of TiO2/SnO2 composite thin films

SnO₂-TiO₂ composite thin films were fabricated on soda-lime glass with sol-gel technology. By measuring the contact angle of the film surface and the degradation of methyl orange, we studied the influence of SnO₂ doping concentration, heat-treatment temperature and film thickness on the super-hydrophilicity and photocatalytic activity of the composite films. The results indicate that the doping of SnO₂ into TiO₂ can improve their hydrophilicity and photocatalytic activity, and the composite film with 1-5 mol% SnO₂ and heat-treated at 450°C is of super-hydrophilicity. The optimal SnO₂ concentration for the photocatalytic activity is 10 mol% and larger film thickness is helpful to reduce the contact angle of the composite films.     

泡沫镍负载TiO2和TiO2/Al2O3薄膜的光催化性能研究

以泡沫镍为载体，Al2O3作为过渡中间层，用溶胶-凝胶法在泡沫镍上负载锐钛矿相的TiO2薄膜，制成泡沫金属基的TiO2和TiO2／Al2O3光催化剂，利用XRD和FE-SEM等测试手段对其性质进行表征，用乙醛气体的光催化降解测试其活性．研究表明：泡沫镍负载的TiO2和TiO2／Al2O3薄膜具有良好的光催化活性，特别是TiO2／Al2O3薄膜具有更高的催化活性．这是由于负载的Al2O3过渡中间层增大了载体的比表面积，具有吸附浓缩作用，同时也增加了负载光催化剂的活性位数量．实验表明：TiO2／Al2O3薄膜的光催化活性和稳定性较单一的TiO2薄膜有非常显著的提高．