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.     

连续式离子层吸附与反应法沉积CuSCN薄膜及其微观结构、光学特性研究

采用乙二醇作溶剂,以连续式离子层吸附与反应法(SILAR)实现硫氰酸亚铜(CuSCN)薄膜在ITO、TiO2薄膜以及玻璃衬底上的沉积.通过X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见光透过谱等手段表征薄膜结晶性、表面和断面微观形貌以及光学特性.结果表明,衬底以及溶剂性质均对SILAR法薄膜沉积过程存在重要影响.ITO衬底上获得的CuSCN薄膜更为致密,呈结晶态,而TiO2薄膜衬底上的CuSCN薄膜主要由颗粒组成,为非晶态.随沉积次数增加,薄膜表面粗糙度增大,光学透过率逐渐下降.在优化条件下(ITO衬底,20次沉积循环),所得CuSCN薄膜表面致密均匀,可见光透过率约60%.     

多孔TiO2纳米薄膜的制备及PEG对其表面形貌的影响

用溶胶－凝胶法制备了多孔TiO2纳米薄膜修饰的镍基电极，用STM观察了TiO2纳米薄膜的表面形貌。由STM知，随烧结温度升高和PEG（聚乙二醇）含量增加，TiO2纳米薄膜表面孔穴的数量增加，孔径增大。     

Zn~(2+)离子掺杂对纳米TiO_2薄膜电极表面形貌和紫外光电性能的影响

采用sol-gel法制备了Zn2+离子掺杂的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极。通过X射线衍射(XRD)、吸收光谱、原子力显微镜(AFM),结合光电流作用谱研究了Zn2+离子掺杂对TiO2薄膜电极表面形貌和紫外光电性能的影响。结果表明,在所选浓度范围内,Zn2+离子掺杂浓度对薄膜的相组成和紫外光吸收强度无明显作用,但可显著改变薄膜表面颗粒大小和形貌特征,从而影响电极光电性能。0.1%(摩尔分数)Zn2+离子的掺杂使膜内颗粒尺寸由30nm增大至40nm,同时使表面颗粒的生长具有一定的择优取向,颗粒形状由本征薄膜的类球形变为垂直于膜面的柱状颗粒。这一结构大幅增大了薄膜的表面积,提高了载流子在固-液界面的传输效率,促使电极光电流密度(PCD)比本征电极提高40%。随掺杂浓度的提高,表面颗粒尺寸逐渐增大,形状恢复为类球形,电极光电性能有所降低。当掺杂浓度达到5%(摩尔分数)时,颗粒粒径急剧增大至130nm,表面颗粒因熔点降低而熔合成无孔表面,导致电极PCD急剧降低。     

纳米TiO_2薄膜电极的制备及其光电化学响应

采用溶胶-凝胶法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备了纳米TiO2薄膜电极,研究了不同制备条件下TiO2薄膜的光电化学响应。利用X射线衍射仪对纳米TiO2的晶型结构进行了分析,利用原子力显微镜(AFM)对薄膜的表面形貌进行了表征。结果表明:随煅烧温度升高,锐钛矿(101)晶面的衍射峰强度增强;加入抑制剂且煅烧温度为650℃时制备的纳米TiO2为锐钛矿晶型,薄膜粒度分布均匀、尺度适宜,且表面存在一定孔隙。暂态电流测试表明:在光强为6.6mW/cm2、极化电位为+0.3V时,随着预吸附时间的延长,瞬时产生的峰值电流逐渐增大;当预吸附时间为300s时,随着煅烧温度的升高,TiO2薄膜电极对H2O分子的催化氧化光电流由24.2μA(450℃)提高到49.0μA(650℃)。     

TiO_2纳米颗粒/纳米棒阵列复合薄膜的制备及其光电催化性能

以金属钛箔为钛源,采用双氧水和盐酸体系,通过水热法制备合成TiO2纳米棒阵列薄膜,并通过调节双氧水和盐酸的用量,调控TiO2纳米棒阵列薄膜的微观形貌和物相构成。结合溶剂挥发自组装法将TiO2纳米颗粒引入纳米棒阵列中,得到复合型TiO2光催化剂。以亚甲基蓝为模拟污染物,考察TiO2复合薄膜的光催化活性。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)测试对TiO2复合薄膜的物相和表面形貌等进行了表征,并采用电化学交流阻抗法(EIS)分析其表面电荷转移特性。TiO2纳米颗粒/纳米棒阵列复合薄膜在光电协同条件下,展示出高的光电催化活性。     

掺钽TiO2薄膜的生物活性研究

采用射频磁控溅射技术在表面纳米化316L不锈钢基体上制备掺钽TiO2薄膜,研究了不同掺钽量对表面纳米化316L不锈钢基TiO2薄膜形貌、结构、亲水性和生物活性的影响规律。结果表明掺杂适量的钽能够细化TiO2薄膜颗粒;掺钽能够改善TiO2薄膜的亲水性和生物活性;含钽36%的TiO2薄膜表面自由能比未掺杂时提高了30.1mN/m,在SBF溶液中能促进羟基磷灰石在其表面晶化。     

电弧离子镀纳米TiO2光催化薄膜

采用电弧离子镀法在普通玻璃表面制备透明的TiO2薄膜,AFM、XRD分析TiO2薄膜表面形貌和结构,结果表明经过500℃退火后TiO2薄膜主要为锐钛矿结构.对纳米TiO2薄膜进行了亲水性研究和光催化降解有机物甲基橙和罗丹明B的研究,发现在紫外光照射下纳米TiO2薄膜表现出强光催化活性和超亲水性.     

电弧离子镀纳米TiO2光催化薄膜

采用电弧离子镀法在普通玻璃表面制备透明的TiO2薄膜,AFM、XRD分析TiO2薄膜表面形貌和结构,结果表明经过500℃退火后TiO2薄膜主要为锐钛矿结构.对纳米TiO2薄膜进行了亲水性研究和光催化降解有机物甲基橙和罗丹明B的研究,发现在紫外光照射下纳米TiO2薄膜表现出强光催化活性和超亲水性.     

叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜制备及其光电性能研究

采用溶胶-凝胶法在不同基体表面制备了叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对复合薄膜表面形貌和晶体结构进行表征.采用紫外-可见吸收光谱法和电化学方法来研究复合薄膜光学与光电化学性能特征.结果表明,所制备的叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜表面连续、均匀、致密;XRD分析表明纳米TiO2为锐钛矿型结构,SnO2为金红石型结构;紫外-可见吸收光谱测试表明叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜较纯TiO2薄膜的吸收范围拓宽;稳定电位随时间变化曲线(OCP-t)结果表明,叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜光照下其光电化学性能高于纯TiO2薄膜;同时,光照后叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜能有效储存TiO2先生电荷,延续对不锈钢基体的光生阴极保护性能.经比较,叠加3层SnO2的TiO2/3SnO2复合纳米薄膜改善光电性能最佳.