反应磁控溅射制备Ag/TiO_2复合薄膜及其银离子释放速率研究

采用反应磁控溅射法制备Ag/TiO_2复合薄膜,利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电能谱和原子吸收光谱分析了不同实验参数对复合薄膜形貌和银离子溶解释放规律。研究结果表明随着氧气流量的加大,银纳米颗粒在薄膜体相和表面的团聚和不规则分布增加;表面缓冲层对银纳米颗粒的表面偏析现象和银离子释放速率的抑制作用有限;复合薄膜中银元素的含量则对薄膜形貌和银离子释放速率有较大影响,银含量越少,银离子释放速率越慢。综合性能分析认为在复合薄膜中银含量为9%时,银纳米颗粒在薄膜内的粒径分布较为均匀,银离子释放速率也最为缓慢。     

水蒸汽辅助法聚乳酸多孔膜的制备及性能研究

首先以聚乳酸(PLA)为成膜材料,采用水蒸汽辅助法制备了PLA多孔薄膜。利用电子显微镜(EM)和扫描电子显微镜(SEM)研究了有机溶剂、铸膜液浓度、环境湿度和表面活性剂等因素对多孔膜结构和形貌的影响;然后在铸膜液中添加TiO_2制备了PLA/TiO_2复合膜,采用SEM和X-射线衍射仪(XRD)对其表面形貌和结构进行表征,采用分光光度计评价了PLA/TiO_2复合多孔膜对亚甲基蓝染料的光催化降解性能。结果表明:水蒸汽辅助法制备PLA多孔膜的最佳条件为以CH_2Cl_2为溶剂、PLA质量浓度3%、环境湿度为83%、不添加表面活性剂;TiO_2的加入降低了多孔膜的有序性,使得PLA的结晶度略有降低,晶粒尺寸略有减小,复合膜对亚甲基蓝的光催化降解效果较好。     

Ag/TiO2纳米管阵列等离子体光催化剂的制备及性能研究

以阳极氧化法制备的二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列为基底,利用化学还原法制备了不同银(Ag)含量的Ag/TiO_2复合薄膜,并对其进行表征。结果表明,化学还原法有利于Ag纳米颗粒在TiO_2纳米管上的均匀分布,Ag能产生表面等离子体共振吸收,有效增强TiO_2纳米管阵列对可见光的吸收能力,Ag的修饰大幅度提高了TiO_2纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,在光催化反应80min条件下,Ag含量为2%(wt,质量分数)制得的Ag/TiO_2复合薄膜光催化活性最佳,对气相苯的降解率达到97%。     

Al2O3/TiO2复合光催化薄膜的制备、表征及性能研究

近年来,二氧化钛光催化技术正成为光化学、能源、环境以及材料等领域的研究热点。作为一种新型的环境净化材料,TiO_2光催化剂可广泛应用于污水处理、空气净化、抗菌除臭、表面防污、自清洁等方面,目前,TiO_2光催化剂的固定化及其光催化活性的改善是 TiO_2光催化材料设计、开发和应用中急需解决的问题。本文利用阳极氧化和电沉积技术,在铝合金表面成功地制备出具有较好光催化活性的 Al_2O_3/TiO_2复合薄膜。系统研究了复合薄膜的制备工艺;表征了复合薄膜的形貌、结构、成分以及光谱特性;详细分析了复合薄膜的光催化性能,并对这种特殊的复合薄膜形成机理进行了探讨。研究结果表明:电沉积液温度在薄膜制备过程中是最重要的影响因素,合理地控制沉积过程中的工艺参数可得到具有最佳表面质量和光催化性能的 Al_2O_3/TiO_2复合薄膜,H_2SO_4-Al_2O_3/TiO_2复合薄膜经热处理,表面有锐钛矿结构 TiO_2生成,TiO_2的晶粒尺寸在纳米量级;TiO_2在加热过程中主要发生表面吸附水和吸附有机物的脱附、结晶水的失去及非晶相的晶化三种变化,且 TiO_2由无定形结构向锐钛矿晶体结构转变的温度为425℃左右;三种类型 Al_2O_3/TiO_2复合薄膜的表面形貌存在较大差异,这主要归因于三种铝阳极氧化膜的膜厚及表面微孔结构的不同;三种类型的复合薄膜均具有紫外光光催化活性;通过 Fe 离子掺杂改性以及萘酚蓝黑染料敏化处理后,复合薄膜的光催化性能可得到明显地改善;由薄膜形成机理的分析可知,TiO_2主要通过交流电沉积过程中的阴极反应沉积于铝阳极氧化膜微孔处和表面上。     

TiO_2/CdSe纳晶复合薄膜电极的制备及表征

研究了CdSc敏化TiO_2纳晶多孔薄膜电极的制备及其表征,采用化学沉积法在TiO_2纳晶薄膜电极表面制备了窄带隙纳米微粒CdSe,对丝网印刷制备的TiO_2纳晶薄膜电极进行敏化处理,制备了TiO_2/CdSe纳晶复合薄膜电板;同时利用XRD、SEM、TEM、XPS对TiO_2/CASe复合薄膜电极的晶型、粒径、元素组成和表面结合态进行了表征分析.     

银负载氧化钛包覆碳酸钙的复合纳米催化剂的制备及性能研究

采用水热合成法制备了负载Ag的TiO_2纳米颗粒包覆的CaCO_3复合纳米催化剂(Ag/TiO_2/CaCO_3),使用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪对样品的结构形态和成分进行表征。将制备的Ag/TiO_2/CaCO_3复合纳米催化剂添加到再造烟叶中制成卷烟进行烟气分析,考察其对再造烟叶烟气中8种挥发性羰基化合物含量的影响。结果表明:将Ag/TiO_2/CaCO_3纳米催化剂均匀喷涂于再造烟叶表面,添加量为2%时,能有效降低挥发性羰基化合物的释放量。     

掺银离子TiO2薄膜的结构及与不锈钢基板的界面反应

采用溶胶-凝胶法在不锈钢表面制备掺银的TiO2薄膜,研究氧化处理对不锈钢表面Ag/TiO2抗菌薄膜组成和性能的影响,利用X-射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱(XPS)等对经氧化处理和未经处理的不锈钢表面Ag/TiO2薄膜进行比较,研究薄膜的结构、界面反应特征及机制.发现:未经氧化处理的不锈钢由于其中的铁原子进入薄膜与TiO2反应形成钛酸铁固溶体薄膜;经氧化处理后不锈钢表面形成一层比较致密的氧化铁层,阻止了不锈钢内部的铁原子扩散进入薄膜与TiO2反应,表面同时形成钛酸铁和锐钛矿型的TiO2薄膜;锐钛矿型的TiO2与银离子反应形成钛酸银,既保持了银离子的高杀菌性能(样品的6小时抗菌率达到100%),同时又不至使金属银形成而使材料变色.在未经氧化处理的不锈钢表面,掺银TiO2薄膜中的银离子转化为单质银,抗菌性能低.     

AgX(Cl,Br)-TiO_2复合材料光电化学研究

以阳极氧化法制备的高度有序TiO_2纳米管阵列作为基底,用沉积法在TiO_2纳米管上复合Ag Cl和Ag Br纳米颗粒形成Ag X-TiO_2异质结。采用XRD、FESEM等分析结果表征,结果表明:Ag Cl以厚度为50 nm、长度为1?m的片状结构堆叠分布,Ag Br的沉积过程较温和,沉积速度相对更慢,均匀分散在TiO_2纳米管表面;随着沉积次数增加,纳米管阵列表面形貌发生改变。光电化学研究表明:样品经过复合Ag Br后,可以有效提高TiO_2纳米管阵列的光电转化效率,当Ag Br沉积1次时,其光电转化效率达到2.67%,而复合的Ag Cl对于TiO_2纳米管阵列的光电效率改善效果欠佳。     

应用于FED Al/Ag/Al导电复合薄膜的研究

利用Ag的高温抗氧化能力,采用磁控溅射沉积Al/Ag/Al导电复合薄膜,并在480℃下进行热处理。扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）研究表明磁控溅射的Al/Ag/Al导电复合薄膜表面平整,热处理后表面Al膜生成致密的氧化层。溅射沉积和热处理过程中Ag和Al原子的相互扩散,最后形成富Ag的Ag-Al合金和Ag3Al化合物。Al/Ag/Al导电复合薄膜比Ag/Al复合薄膜的电阻率增大了一个数量级,导电复合薄膜热处理后导电性能更优,电阻率约为19.4×10-6Ω.cm。     

含氟嵌段共聚物蜂窝状多孔膜制备与表征

采用原子转移自由基聚合(ATRP)方法,合成聚苯乙烯(PS)大分子引发剂,再引发甲基丙烯酸十二氟庚酯制备嵌段共聚物(PS-b-PDFHMA)。将嵌段共聚物与纳米二氧化钛(TiO_2)复合,利用静态呼吸图法制备抑菌性多孔膜。通过傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱、凝胶渗透色谱等对嵌段共聚物结构、组成及相对分子质量进行分析和表征;利用扫描电子显微镜对多孔膜表面形貌和膜层结构进行观察;利用接触角测试仪和微生物粘附实验研究多孔膜表面润湿性及对微生物粘附的影响。结果表明,以水滴为模板的多孔膜相较于不含孔薄膜疏水性有一定改善,但细菌粘附量提高,与TiO_2复合后,多孔膜表面粗糙度上升,水接触角可达136°,其表面细菌粘附量明显下降。     

Au/TiO_2薄膜的制备及等离子体光催化性能研究

以TiO_2薄膜为载体,采用真空镀金和退火法制备了载金(Au)TiO_2(Au/TiO_2)薄膜光催化材料,并对制得的Au/TiO_2薄膜光催化材料进行了测试。研究结果表明:Au/TiO_2薄膜表面形貌呈岛状分布,薄膜表面Au层厚度20~80nm,相比TiO_2薄膜,Au/TiO_2薄膜在全光谱下具有更高的催化活性,在300W氙灯光源,亚甲基蓝(MB)水溶液初始浓度为20mg/L,降解时间为4h条件下,Au/TiO_2薄膜对MB的降解率最大达到94%,具有较好的降解性能。     

ZnO:Sn/Ag/ZnO:Sn复合薄膜电极的防氧化性能研究

随着分辨率的提高,传统金属电极在电阻率和抗氧化性能方面已经不适合作为需要高温热处理的场致发射显示器件中的薄膜电极。本文采用5.77%(原子比)Sn掺杂的ZnO:Sn作为Ag层的保护层,利用磁控溅射法制备ZnO:Sn/Ag/ZnO:Sn复合薄膜及其电极,并采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电子显微镜和电性能测试系统研究复合薄膜及其电极在经过不同温度退火后的晶体结构、表面形貌和电学性能的变化。ZnO:Sn膜层致密,25 nm厚的ZnO:Sn足以保护Ag层在530℃的高温中不被明显氧化,电极电阻率低达2.0×10-8Ω.m左右。     

水热法制备TiO_2/ZnO纳米花光阳极及其光电性能

采用水热法在TiO_2薄膜上制备ZnO纳米花,通过研究氢氧化钠溶度对ZnO纳米花生长形貌的影响,并调整工艺以优化ZnO纳米花形貌;同时把TiO_2/ZnO复合薄膜光阳极组装成染料敏化太阳能电池,通过测试得出J-V、EIS曲线。结果表明,基于TiO_2/ZnO复合薄膜染料敏化太阳能电池开路电压0.80 V,短路电流4.65mA/cm~2,转化效率2.32%;其性能优于单一的TiO_2染料敏化太阳能电池。     

ZnO∶Sn/Ag/ZnO∶Sn复合薄膜电极的防氧化性能研究

随着分辨率的提高,传统金属电极在电阻率和抗氧化性能方面已经不适合作为需要高温热处理的场致发射显示器件中的薄膜电极.本文采用5.77%(原子比)Sn掺杂的ZnO∶Sn作为Ag层的保护层,利用磁控溅射法制备ZnO∶Sn/Ag/ZnO∶Sn复合薄膜及其电极,并采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电子显微镜和电性能测试系统研究复合薄膜及其电极在经过不同温度退火后的晶体结构、表面形貌和电学性能的变化.ZnO∶Sn膜层致密,25 nm厚的ZnO∶Sn 足以保护Ag层在530℃的高温中不被明显氧化,电极电阻率低达2.0×10-8Ω·m左右.     

内层致密膜的制备过程对溶胶-凝胶复合TiO2薄膜的影响

采用溶胶-凝胶法在导电玻璃上制备了致密-多孔复合TiO2薄膜,采用场发射扫描电镜(FE-SEM)和紫外-可见分光光度计,分析了光阳极薄膜的表面形貌和吸光度;用天然染料组装了DSSC,研究了致密膜成膜方式和陈化时间对DSSC电学性能的影响。结果表明:致密膜自然晾干的光阳极具有最好的表面形貌,DSSC具有较大的短路电流,当溶胶陈化时间为48h时,复合TiO2薄膜具有最大的吸光度,制备的DSSC电性能具有最大的开路电压和短路电流。     

CNTs/TiO_2复合粉体含量对镀层性能的影响

采用微波等离子体技术对钛铁矿进行还原,获得了CNTs/TiO_2复合粉体。将该复合粉体分散到镀液中,利用复合电沉积法在不锈钢基体表面上制备了Ni-CNTs/TiO_2复合镀层。利用扫描电子显微镜、数显维氏硬度计和电化学测试等手段研究了CNTs/TiO_2复合粉体添加量对复合镀层沉积速率、表面形貌、硬度、耐腐蚀性能的影响。结果表明,该复合粉体的加入能有效的提高复合镀层的沉积速率、硬度和耐腐蚀性能,当加入复合粉体量达到0.2 g/L时,复合镀层的沉积速率、硬度、耐腐蚀性能达到最大值;该复合镀层的表面粗糙度随着镀液中CNTs/TiO_2复合粉体的含量的增大而变大。     

直流磁控溅射制备锐钛矿TiO_2薄膜生长速率的研究及其在多层膜制备中的应用

利用直流磁控溅射技术(DCMS)制备锐钛矿TiO_2薄膜,研究了工艺参数中的衬底温度、压强和溅射功率对TiO_2薄膜的沉积速率的影响,利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和椭圆偏振光测试仪表征了样品的表面形貌、结构和膜厚,实验结果表明:利用DMS制备薄膜为单一的的锐钛矿结构,表面组成颗粒均匀。随着沉积温度的增加,薄膜的沉积速率从100℃的2.16nm/min增加至400℃的4.03nm/min;压强增加,薄膜的沉积速率降低,0.75Pa、1.5Pa和3.0Pa条件下的沉积速率分别为4.48nm/min、3.18nm/min和2.42nm/min;溅射功率增加,沉积速率提高,100W、295W和443W对应的沉积速率分别为2.95nm/min、3.18nm/min和7.50nm/min。最后用TFC膜系设计软件在玻璃基底上设计了双层TiO_2薄膜,利用设计结果制备了薄膜,实验值和理论设计结果非常吻合。     

光氧化TiO_2/PEO/LDPE复合薄膜的生物降解性能

以聚氧乙烯(PEO)为亲水改性剂、纳米TiO_2颗粒作为光催化助氧剂,与低密度聚乙烯(LDPE)树脂复合制备了光氧化-生物降解TiO_2/PEO/LDPE纳米复合薄膜。通过密封堆肥和土壤微生物的降解实验,研究了该复合薄膜在空气中紫外光氧化降解后的生物降解性能。结果表明,TiO_2/PEO/LDPE复合薄膜在UVA340的紫外光照射600h后,发生了明显的降解,羰基指数增大,产生了大量羰基类的化合物,结构发生明显的破坏;光氧化后的薄膜碎片经过180d的堆肥或254d的土壤微生物降解后,其矿化率达到15.26%,薄膜表面长满了孢子及大量的菌丝,能够为微生物的生长提供所需的碳源。PEO的加入能提高纳米TiO_2在LDPE基体中的亲水性,从而提高其光催化氧化活性,使得LDPE薄膜的光氧化降解程度明显增大,有利于其后续的生物降解。     

钯氮共掺杂TiO_2薄膜的光催化还原性能

采用磁控溅射法制备钯氮共掺杂二氧化钛薄膜,研究了Pd含量对薄膜的表面形貌、吸收光谱和可见光催化还原性能的影响。结果表明:Pd、N共掺杂TiO_2薄膜具有锐钛矿相和金红石相混合的结构,Pd的掺杂使TiO_2从锐钛矿相向金红石相转变。Pd元素主要以PdO的形式存在于薄膜表面。随着Pd含量的提高薄膜表面粗糙度增大,致密度减小。薄膜吸收光谱的吸收限,逐渐向可见光方向移动。Pd含量为0.4%(原子百分比)的薄膜,具有最优的可见光催化还原性能。     

MBE生长GaAs(001)薄膜表面的Ostwald熟化过程研究

采用带有RHEED的MBE技术,利用RHEED图像演变实时监控薄膜生长状况,通过RHEED强度振荡测算薄膜生长速率,在GaAs(001)基片上同质外延GaAs薄膜。利用STM对MBE生长的GaAs薄膜表面的熟化过程进行了深入研究。研究发现,随着退火时间的延长,刚完成生长的GaAs表面从具有大量岛和坑的粗糙表面逐渐熟化,在熟化过程中岛不断合并扩大并与平台结合,而坑却逐渐消失。指出当熟化过程完成后GaAs表面将进入原子级平坦状态,并详细解释了熟化过程GaAs表面各种形貌特征形成的内在原因。