玻璃表面纳米TiO2薄膜的制备及光催化性能研究

用Sol-Gel方法在载玻片上制备了透明的TiO2纳米薄膜。对溶胶的制备工艺、薄膜与基体的结合强度及光催化活性进行了研究。试验表明，薄膜的最佳烧结温度为650℃，加热速度为2℃/min，在此温度下烧结薄膜具有高的结合强度。XRD分析表明薄膜为锐钛矿晶型，对醋酸的光照降解试验表明，薄膜具有较高的光催化活性。     

透明导电ITO薄膜的制备及光电特性的研究

采用溶胶-凝胶方法以In（NO3）3.4·5H2O和SnCl4·5H2O为前驱物,用提拉法在石英玻璃基体上制备了ITO透明导电薄膜。详细研究了不同掺Sn比例、不同金属离子浓度、不同提拉速度、不同烘烤温度对ITO薄膜光电特性的影响。结果表明,提拉法制备的薄膜在热处理过程中由凝胶状态向结晶态逐渐转变,方电阻随热处理温度的升高而降低;导电率随薄膜厚度的增加呈非线性增加。     

溶胶凝胶法TiO2光催化剂降解甲基橙溶液的试验研究

以钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2光催化剂,并利用其对甲基橙溶液的光催化降解作用,探讨了不同配比量、热处理温度、水解抑制剂类型以及催化剂粉体添加量四个因素对催化剂光催化活性的影响.实验结果表明,原料配比、催化剂粉体添加量为显著因素,对TiO2粉体光催化活性有显著影响,热处理温度、抑制剂类型为不显著因素,对TiO2粉体光催化活性无显著影响.     

光催化抗菌薄膜的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法,结合旋转涂膜法,制备了六种稀土掺杂光催化抗菌薄膜(Ce/TiO2,Pr/TiO2,Gd/TiO2,Dy/TiO2,Y/TiO2,Eu/TiO2),研究了影响薄膜光催化抗菌性能的因素,确定了最佳制备工艺条件.、除Ce掺杂TiO2薄膜含有极少量金红石型TiO2外,其余全部由单一锐钛矿型TiO2构成,薄膜表面均存在缺陷.RE/TiO2光催化抗菌薄膜对大肠杆菌平均杀菌率皆在90%以上,与纯TiO2的杀菌率34%相比有明显提高.稀土元素掺杂显著提高了光催化薄膜对可见光的响应.经反复使用和高温、高压、冲刷等处理,薄膜完整不脱落,始终有很高的杀菌率和稳定性.稀土掺杂TiO2具有良好的实用价值和应用前景.     

CuS-Fe2O3纳米复合薄膜的制备、表征和摩擦学性能

采用溶胶-凝胶法制备了纳米CuS-Fe2O3复合薄膜,研究了其微结构和摩擦学性能,并探讨了复合薄膜的磨损机制。用XRD,XPS,及AFM研究了薄膜的晶体结构、化学价态与表面形貌,用UMT-2研究了薄膜的摩擦学性能。研究结果表明,所制备的薄膜是均匀致密的,表面粗糙度为0.30 nm,CuS为粒径20 nm的正六面体结构,并且均匀分散在Fe2O3基体中;薄膜与GCr15不锈钢球对磨过程中表现出了很好的耐磨抗摩性能。CuS的摩尔分数为8%时的CuS-Fe2O3复合膜在滑动速度为150 mm/m in,载荷为1.5 N的条件下,摩擦因数为0.08,磨损寿命为4 200次,通过SEM观察薄膜的膜痕发现薄膜的磨损机制主要是轻微的擦伤、粘着转移和磨粒磨损。     

烧结温度及掺杂TiO2对ZnO气敏性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备ZnO凝胶,在300℃预烧结.为了得到不同尺寸的ZnO粉体,并对ZnO粉体进一步纯化,将预烧粉体在不同温度,500℃、700℃、900℃下缓慢烧结,最后将所得粉体涂附在陶瓷管上,在450℃下烧结制备成气敏元件.测试所得的气敏元件对丙酮、乙醇、甲苯这些VOC气体的灵敏性.实验结果表明,500℃下烧结的粉体所作成的器件,对气体具有最大的灵敏度,其原因为随着烧结温度的增加,ZnO的颗粒变大,从而限制了固体与气体的反应面积.再以TiO2材料为掺杂剂,研究掺杂后元件的气敏特性.乙醇和甲苯的最佳工作电流得到了降低,这一现象,将有助于降低器件的工作温度,这也是目前研究ZnO气体传感器主要需要解决的问题.     

负载型纳米TiO2光催化剂的结构表征

采用溶胶凝胶技术，以铁的醇盐为原料，通过在溶胶中加入正硅酸乙酯抑制TiO2晶型的转变，制得了一种高光催化活性的具有混晶结构的纳米TiO2光催化剂，并将其负载于硅胶载体。通过XRD研究了温度、正硅酸乙酯的加入量等对TiO2相变过程的影响，并分析了这种相变的作用机理。用BET比表面仪、原子力显微镜、紫外．可见分光光度计对负载型TiO2光催化剂的显微结构和光吸收特性进行了表征。     

Ag掺杂对TiO2纳米薄膜结构及摩擦学性能的影响

采用溶胶凝胶法在普通载玻片上制备了TiO2和Ag/TiO2纳米结构薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)及UMT-2摩擦试验机,考察了Ag掺杂量对薄膜组成结构、表面形貌及摩擦学性能的影响。实验结果表明,Ag掺杂量对TiO2薄膜表面形貌和减摩抗磨性能产生重要影响,低掺杂时Ag自润滑性能对薄膜摩擦性能的增强作用占主导,而高掺杂时其对薄膜的影响主要表现为恶化表面,从而导致摩擦性能下降。本研究测试条件下,掺杂量为5.0%(摩尔分数)时具有最佳的耐磨寿命和最低的摩擦因数。     

TiO2—K2O—LiZnVO4陶瓷薄膜的制备及其湿敏性能研究

采用溶胶凝胶法制备了ＴｉＯ２－Ｋ２Ｏ－ＬｉＺｎＶＯ４陶瓷薄膜湿敏元件,研究了薄膜的结构和元件的感湿性能。薄膜主要由金红石型ＴｉＯ２构成,化学组成为Ｔｉ：Ｋ：Ｌｉ：Ｚｎ：Ｖ：Ｏ＝１：０．０４：０．１：０．１：０．１：２．４２（原子摩尔比）。工作频率为４０Ｈｚ时,湿敏元件在全湿度范围内具有良好的阻抗一湿度特性及电容－湿度特性,感湿特性曲线线性良好。元件还具有灵敏度高,滞后小,响应快,长期稳定性好等优点     

锑掺杂纳米SnO2透明导电薄膜的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法在Si片、已镀SiO2的钠钙硅玻璃和普通钠钙硅玻璃上镀Sb掺杂摩尔分数为8%的SnO2薄膜(ATO),在450℃热处理温度下对薄膜结构,电学、光学性能进行表征。结果表明:薄膜以四方金红石结构存在,结晶完全;方阻值随镀膜层数的增加而明显降低,12层时薄膜最低方阻值为129Ω/□,可见光平均透过率在75%以上。随着波长的增大,红外波段的反射率逐渐增大,从15%增加到55%左右。     

降解工业废水用二氧化钛光催化剂性能研究

采用溶胶凝胶法,在泡沫镍载体上制备了掺杂硫脲的TiO2光催化剂。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜、同步热分析仪(TG-DTG)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等测试手段,对TiO2光催化剂的结构、光催化性能进行了分析,并通过降解甲基橙的光催化实验,探讨了掺杂、热处理以及载体对TiO2光催化剂结构与光催化活性的影响。研究结果表明,适量掺杂硫脲、适当的热处理可以提高TiO2光催化剂的光催化活性;泡沫镍负载型TiO2光催化剂的光催化活性高于TiO2粉体光催化剂。     

不锈钢负载纳米TiO2光催化膜制备及对气相甲醛降解特性研究

以厚度0．1mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢箔片为载体,在工作真空0．9Pa,O2、Ar分压比1：6,基体温度270～280℃的条件下,用直流磁控反应溅射法制备了厚度约300nm的TiO2薄膜,并在420℃的氧气氛下进行热处理。XRD分析可见薄膜为TiO2锐钛矿和金红石复合晶型。测算表明TiO2复合晶中锐钛矿质量分数约64％,其晶粒尺寸约14nm。用“弯曲法”测试表明,膜基结合力强。由对气相甲醛降解试验可见,制备的TiO2薄膜具有较好的光催化活性。     

Tb2TiO5-Dy2TiO5中子吸收材料的显微组织及性能

以Tb₄O₇粉、Dy₂O₃粉和TiO₂粉为原料,采用高能球磨、冷等静压和高温烧结工艺制备了Tb₂TiO₅-30%(质量分数)Dy₂TiO₅中子吸收材料,研究不同球磨时间(0~48 h)下混合粉体的微观结构,不同烧结温度(1 200~1 400℃)与时间(1~96 h)下烧结块体材料的微观结构、热物理性能和耐腐蚀性能。结果表明:混合粉体的晶粒尺寸随球磨时间的延长而减小,球磨12 h后即可获得均匀混合的纳米晶粉体,纳米晶混合粉体在1 300℃烧结96 h获得了具有高致密度正交晶体结构Tb₂TiO₅-Dy₂TiO₅块体材料;该块体材料在500℃的热导率和热膨胀系数分别为2.2 W·m^-1·K^-1和5.8×10^-6 K^-1,在360℃/18.6 MPa去离子水中的腐蚀速率变化很小,平均腐蚀速率为0.18 mg·dm^-2·h^-1,该块体材料具有较高的热导率、较低的热膨胀系数以及较好的耐高温水腐蚀性能,是控制棒用中子吸收材料较优的候选材料。     

化学镀/浸渍提拉复合法制备TiO2光催化膜

先采用化学复合镀法在铁丝网上制备出Ni—P—TiO2薄膜，再将其浸入溶胶一凝胶法制得的TiO2前驱体凝胶中，利用浸渍提拉法制备出纳米TiO2复合薄膜。研究了单纯复合镀法、单纯溶胶一凝胶提拉法以及化学镀一提拉复合法3种制备方法获得的膜层组织以及对耐蚀性和光催化性的影响。结果表明，化学镀膜的耐蚀性好但光催化性略差，提拉膜的光催化性好但耐蚀性较差，而化学镀一提拉复合法制备的纳米TiO2薄膜具有耐蚀性和光催化性俱佳的效果。     

阳极氧化法制备TiO_2薄膜的力学性能与摩擦磨损性能

在不同的电解液体系中,利用阳极氧化法在TC4钛合金基体上制备了不同形貌的TiO2薄膜,分析了电解液体系及电压对薄膜形貌的影响;测试了薄膜的显微硬度、弹性模量和摩擦磨损性能。结果表明:TiO2薄膜的形貌与电压、电解液密切相关,电压过小或过大时薄膜形貌呈非纳米管结构,在HF溶液及含F-的无机电解液中,电压在10~20V时,薄膜形貌呈有序的纳米管状;在含F-的有机电解液中,当电压为40V时,薄膜呈纳米弹簧结构;非纳米管结构薄膜的显微硬度大,弹性模量高,耐磨性不佳;纳米管的管径与壁厚的比值越小,薄膜的力学性能和耐磨性越好;纳米弹簧状薄膜的显微硬度和弹性模量皆较小,摩擦因数高,磨损量大。     

磁控溅射制备高聚物基TiO2-CeO2复合薄膜的组织和性能

采用磁控溅射技术在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)衬底上制备了TiO2-CeO2复合薄膜;用X射线衍射仪、扫描电镜和UV-VIS分光光度计分析了薄膜的相组成、表面微观形貌和透射率.结果表明:溅射态的薄膜为非晶态;经150℃退火12 h后,薄膜表面有锐钛矿相颗粒析出;随着溅射功率的增加,薄膜表面的锐钛矿相颗粒数量明显增多,形状接近球形,在功率为100 W时,尺寸约为120 nm;随着溅射功率的增大,薄膜对紫外和可见光的透射率降低;另外,薄膜表面形貌和透射率也受溅射时间的影响.     

纳米TiO2光催化剂的最新发展——多孔TiO2

介绍了多孔TiO2的溶胶-凝胶制备法和模板制备法，评述了其光催化活性，并从孔径大小、比表面积、煅烧温度和煅烧时间4个方面探讨了多孔TiO2光催化活性的影响因素。孔径在介孔范围内的多孔TiO2,可以对待降解物进行吸附，反应物和生成物的扩散速度加快，光催化活性和催化速率得到提高；TiO2中适量孔的引入，增加了催化剂的比表面积，有利于催化剂与反应物的充分接触，提高光催化活性；煅烧温度过高，容易导致多孔TiO2光催化剂孔结构的坍塌，影响其光催化活性；煅烧时间太短，催化剂未形成或未完全形成锐钛矿型，催化作用减弱；煅烧时间太长，晶粒则会太大，光催化活性降低。因此以合适的制备工艺条件将TiO2制成多孔结构是提高其光催化活性的有效途径之一，具有重要的研究价值和很好的应用前景。     

一种新型矿井瓦斯传感器的研究与设计

研究并设计了一种用于矿井瓦斯气体安全监测的气体传感器。传感器中气体敏感元件是利用溶胶-凝胶法在陶瓷管外表面制备的Fe^3＋搀杂SnO2薄膜。此薄膜对甲烷等易燃易爆气体有较高的敏感性和较短的响应（恢复）时间。该传感器采用MAX-197芯片，可以同时采集多个气敏元件的模拟信号并进行12位高精度A／D转换。传感器利用数码管进行显示，并连接危险报警器，能够及时准确地监测矿井的气氛环境并对瓦斯爆炸等潜在危险进行预警，以保证矿井的安全。