TiO_2纳米薄膜油下超疏水/超亲水性的可逆调控

采用简单的提拉镀膜法制备了一种TiO_2纳米薄膜,在油相介质中,水滴在其表面的接触角约为160°,呈现出油下超疏水状态.当在湿度为20%的空气环境下对TiO_2纳米薄膜进行紫外光照射(60 min)后,该薄膜由油下超疏水状态转变为油下超亲水状态.对紫外光照射后的TiO_2纳米薄膜在100℃下热处理70min后,该薄膜又恢复到了初始的油下超疏水状态.因此,通过紫外光照射和热处理可实现TiO_2纳米薄膜油下超疏水性与油下超亲水性的可逆调控. TiO_2纳米薄膜油下水超浸润性可逆调控主要归因于薄膜表面的微纳米结构和化学组成变化的协同作用.     

超疏水二氧化钛薄膜的制备及其经紫外光照射引发的超亲水性研究

通过水热反应,在玻璃基底上沉积生成TiO₂薄膜,TiO₂薄膜呈花朵状,具有微纳米级的复合结构,在其表面有大量的乳状突起,经辛基三甲氧基硅烷表面修饰后表现出良好的超疏水性,静态接触角为164°,滚动角为4°。经紫外光照射4~6 h后,其表面变为超亲水性,接触角接近0°。用红外光谱,X射线光电子能谱(XPS)对其表面物质及元素进行表征,最后用Cassie理论对膜的润湿性进行了分析。     

葵二酸对纳米ZnO的有机表面修饰研究

利用葵二酸对纳米ZnO进行有机表面修饰。采用红外光谱(IR)、热分析(TG-DTA)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、润湿性实验、分散性实验等对表面改性前后的纳米ZnO进行表征。红外光谱、TEM及XPS表明，在纳米ZnO表面包覆有葵二酸的有机层。热分析显示，包覆量约为14.5%。润湿性及分散性实验表明，经葵二酸改性的纳米ZnO的表面性质由亲水变为疏水。     

ZnO/Ag微米球的合成与光催化性能

用微波辅助多元醇法对预先制备的ZnO微米球进行修饰,合成了载银氧化锌微米球（ZnO/Ag）. 利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见双光束分光光度计和光致发光光谱仪等对样品的结构、形貌和光学性能进行了表征. 在紫外光照射下,通过亚甲基蓝的降解反应研究了样品的光催化活性. 结果表明,所制备的ZnO/Ag微米球是由面心立方的Ag纳米颗粒附着在纤锌矿结构的ZnO球表面形成;与ZnO相比,ZnO/Ag的紫外-可见光吸收光谱发生明显红移,在紫外和可见光范围均有较强的吸收;随着Ag含量的增加,ZnO/Ag荧光光谱强度先减弱后增强;与ZnO相比,ZnO/Ag的光催化活性明显提高,AgNO₃ 浓度为0.05 mol/L时制得的ZnO/Ag光催化活性最高.     

纳米Ag/ZnO光催化剂及其催化降解壬基酚聚氧乙烯醚性能

采用氨浸法制备了不同Ag负载量的纳米Ag/ZnO光催化剂,并用X射线衍射、比表面积测定、X射线光电子能谱和漫反射紫外-可见光谱测定了Ag/ZnO的晶型结构、比表面积、表面组成和光谱特征.以壬基酚聚氧乙烯醚(NPE-10)为模型污染物,分别在紫外光和可见光照射下考察了纳米Ag/ZnO的光催化活性.结果表明,Ag能成功地负载到ZnO表面,且随着Ag负载量的增加,ZnO的粒径逐渐增大,比表面积逐渐减小.与纳米ZnO样品相比,Ag/ZnO中Ag 3d5/2结合能减小,而Zn 2p和O 1s结合能增大,ZnO表面的羟基氧和吸附氧含量增加.当Ag负载量大于0.5%时,Ag/ZnO样品的吸收光谱发生红移,在可见光区出现吸收.光催化降解结果表明,0.5%Ag/ZnO样品的光催化活性最高,在紫外光和可见光照射3 h后NPE-10降解率分别约为77%和56%,而ZnO样品的光催化活性仅约为61%和40%.     

纳米复合材料Ag/ZnO的制备与微波增强光催化二甲酚橙

采用溶胶凝胶再结合程序升温溶剂热法制备了纳米复合材料Ag/ZnO,通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)以及扫描电子显微镜配合X射线能量色散谱仪(SEM-EDS)等测试手段对其结构、形貌等进行了表征.结果表明,复合材料中Ag以单质形式存在且掺杂于ZnO表面,产物具有六方晶系纤锌矿结构,其颗粒...     

ZnO纳米柱状阵列表面AgX等离子基元修饰及其可见光光催化活性

采用浸渍法制备了表面AgX（X=I,Br）等离子基元修饰的ZnO纳米柱状阵列,研究了浸渍浓度和时间以及紫外光光照预处理对ZnO纳米柱状阵列可见光光催化活性的影响.采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见漫反射吸收光谱以及X射线光电子能谱仪等手段对ZnO纳米柱状阵列的形貌、相组成、禁带宽度及其表面特性进行了表征.结果显示,AgBr颗粒分布于ZnO纳米柱状阵列的顶端及顶端侧面,同时AgBr颗粒之间相互接触而形成网状结构.通过紫外光光照预处理,AgBr表面出现细小颗粒,形成Ag/AgBr/ZnO纳米复合结构.可见光光催化降解甲基橙结果表明,在相同工艺条件下所制AgBr/ZnO的可见光光催化活性明显优于AgI/ZnO,且与浸渍浓度及时间有关.由于ZnO纳米柱状阵列的比表面积大,AgBr的可见光响应特性以及Ag/AgBr纳米结构的表面等离子效应,经过紫外光光照预处理形成的Ag/AgBr/ZnO纳米复合结构表现出最好的可见光光催化活性.     

硅烷表面修饰引发的ZnO微米棒膜的超疏水性

采用简单的低温水热法制备出ZnO微米棒薄膜,其经辛基三甲氧基硅烷和十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷修饰后显示出超疏水性,静态接触角分别为(150±1.3)°和(155±1.5)°,滚动角依次为5°和3°。 ZnO微米棒的微结构和低表面能材料辛基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷的表面修饰是其显示超疏水性的原因,用Cassie理论对膜的润湿性进行了分析。     

多元金属掺杂改性ZnO/ZSM-5紫外光降解罗丹明B印染废水研究

运用溶胶-凝胶法将纳米ZnO负载于ZSM-5制光催化剂,用Ag、Fe、Cu掺杂改性ZnO/ZSM-5光催化性能并探究光催化剂ZnO/ZSM-5降解罗丹明B(RhB)模拟印染废水性能。以SEM和XRD分析手段对材料进行表征;探究溶液pH、底物初始浓度、光催化剂的用量及光强等因素对ZnO/ZSM-5降解RhB效果的影响。结果表明:ZnO/ZSM-5降解RhB印染废水最佳条件:ZnO/ZSM-5用量0.1 g·L~(-1)、初始浓度5 mg·L~(-1)、pH为7的RhB溶液、在紫外光源20 W的条件下降解RhB速率高达98.8%;Ag、Fe、Cu掺杂量分别:5%Ag-ZnO/ZSM-5、3%Fe-ZnO/ZSM-5、0.01%Cu-ZnO/ZSM-5时RhB的降解率分别高达97.52%、90.07%、87.12%;Ag、Fe、Cu共同掺杂的3%Fe-0.1%Cu-5%Ag-ZnO/ZSM-5催化效果优于单种金属元素掺杂改性材料。     

掺杂Mo6+对纳米TiO2薄膜亲水性的影响

用溶胶 凝胶法制备了一系列掺杂钼量不同的TiO₂纳米薄膜.用XRD,SEM和CAS(ContactAngleSystem)对TiO₂薄膜的结构和性能进行了表征.结果表明,Mo⁶⁺掺杂浓度对薄膜的热致亲水性和光致亲水性均有影响,当掺Mo⁶⁺质量分数为0.75%,热处理温度为400℃时,掺钼TiO₂薄膜在黑暗中放置72h后仍能表现超亲水性.     

Effect of Incorporation of Silver on the Electrical Properties of Sol-Gel-Derived Titania Film

Metallic Ag nanoparticles-incorporating titania films were prepared using the sol-gel method. X-ray diffraction (XRD) patterns, UV/Vis optical spectra and transmission electron microscopy (TEM) images were recorded to characterize the Ag/titania composite films. Electrometer was used to estimate the resistance of Ag/titania composite film to understand the effect of the incorporation of metallic Ag nanoparticles on the electrical properties of titania film. The results showed that metallic Ag nanoparticles distributed randomly in titania film and most metallic Ag particles size was in the range of 5–15 nm. The agglomeration of a small quantity of metallic Ag particles occurred and when the amount of Ag species was increased the agglomeration was enhanced. The resistance of Ag/titania composite films decreased greatly compared with pure titania film.     

Effect of Doped Boron on the Properties of ZnO Thin Films Prepared by Sol-gel Spin Coating

Transparent conductive boron-doped ZnO thin films were prepared by sol-gel spin coating method. The effect of doped boron concentration on the properties of the films was systematically discussed. The films were characterized by X-ray diffraction, atomic force microscopy, spectrophotometry, and Hall effect measurement system. All the doped and undoped ZnO films were of a single hexagonal structure, and showed a preferred orientation of （002）. The particle size and surface roughness of the films decreased with increased doped boron concentration. All the films exhibited an average transmittance of approximate 90% in visible-light region and an energy gap of about 3.3 cV. The maximum carrier concentration, the highest carrier mobility and the lowest resistivity were observed at a doped boron concentration of 0.5%（molar fraction）. Based on these results, we suggested that the saturation concentration of doped boron in ZnO film is 0.5%（molar fraction）.     

高性能光催化降解聚乙烯薄膜的研究

利用酸性蓝BGA染料敏化的纳米TiO2作为光催化剂, 与低密度聚乙烯(LDPE)树脂复合制备了具有可见光催化降解性能的复合塑料薄膜. 采用SEM、FTIR、VHX-100数码显微镜和高温凝胶渗透色谱(HTGPC)等分析技术系统地研究了该塑料薄膜在紫外光和太阳光照射下的降解性能. 探讨了塑料薄膜在光辐照前后的力学性能、质量和分子量变化规律. 研究结果表明, 该薄膜在经紫外线照射5 d后质量损失达到17.6％, 数均分子量由21800降低为5900; 经太阳光照射48 d后质量损失达到12.5％, 分子量降为8100. 辐照后薄膜拉伸强度和断裂伸长率显著降低, 羰基含量升高.     

还原石墨/氧化锌复合薄膜的制备及其光电转换性能

本工作研究不同过程还原的氧化石墨rGO/ZnO(reduced graphiteoxide/ZnO)复合膜的可见光激发光电转换性能。氧化石墨(GO)经KOH还原处理或NaBH4还原处理后,和氧化锌溶胶混合,通过旋涂法和热处理在F掺杂SnO2薄膜导电玻璃(FTO)衬底上形成复合薄膜。采用XRD、FTIR、FE-SEM、XPS、UV-Vis等方法对复合薄膜的晶相结构、微观形貌等进行表征,并测试了复合薄膜在可见光照射下的光电转换性能。GO的预处理过程对复合薄膜的结构影响显著,采用NaBH4对GO处理更有利于形成均匀薄膜。光电流测试结果表明不同复合薄膜均能实现可见光照射下产生光电流,其原理为rGO的光激发电子跃迁到ZnO,而空穴在rGO中迁移,在rGO与ZnO界面实现光生载流子分离。其中NaBH4处理后的rGO/ZnO复合薄膜光电流密度最大,达6×10-7A·cm-2。     

还原石墨/氧化锌复合薄膜的制备及其光电转换性能

本工作研究不同过程还原的氧化石墨rGO/ZnO(reduced graphite oxide/ZnO)复合膜的可见光激发光电转换性能。氧化石墨(GO)经KOH还原处理或NaBH₄还原处理后, 和氧化锌溶胶混合, 通过旋涂法和热处理在F掺杂SnO₂薄膜导电玻璃(FTO)衬底上形成复合薄膜。采用XRD、FTIR、FE-SEM、XPS、UV-Vis等方法对复合薄膜的晶相结构、微观形貌等进行表征, 并测试了复合薄膜在可见光照射下的光电转换性能。GO的预处理过程对复合薄膜的结构影响显著, 采用NaBH₄对GO处理更有利于形成均匀薄膜。光电流测试结果表明不同复合薄膜均能实现可见光照射下产生光电流, 其原理为rGO的光激发电子跃迁到ZnO, 而空穴在rGO中迁移, 在rGO与ZnO界面实现光生载流子分离。其中NaBH₄处理后的rGO/ZnO复合薄膜光电流密度最大, 达6×10^-7 A·cm^-2。     

Preparation of nitrogen doped zinc oxide nanoparticles and thin films by colloidal route and low temperature nitridation process

Nitrogen doped zinc oxide (ZnO) nanoparticles have been synthesized using a colloidal route and low temperature nitridation process. Based on these results, 200 nm thick transparent ZnO thin films have been prepared by dip-coating on SiO₂ substrate from a ZnO colloidal solution. Zinc peroxide (ZnO₂) thin film was then obtained after the chemical conversion of a ZnO colloidal thin film by H₂O₂ solution. Finally, a nitrogen doped ZnO nanocrystalline thin film (ZnO:N) was obtained by ammonolysis at 250 °C. All the films have been characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, X-Ray photoelectron spectroscopy and UV–Visible transmittance spectroscopy.     

介孔TiO2-ZnO复合薄膜的制备与表征

以三嵌段聚合物P123为模板剂, 以钛酸异丙酯和二水乙酸锌为无机前驱体, 利用溶胶-凝胶法和旋涂法成功地制备了不同ZnO含量的介孔TiO2-ZnO复合薄膜. 在ZnO前驱体摩尔分数为0~50％范围内获得薄膜质量较高的介孔TiO2-ZnO复合薄膜. 用小角XRD、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)及X射线光电子能谱(XPS)对所得的复合薄膜进行了表征和分析. EDS和XPS等研究证明介孔薄膜为TiO2和ZnO的复合体系, 且ZnO前驱体含量的增加仍能保持TiO2-ZnO复合薄膜的均匀性. UV-Vis研究结果表明, 介孔复合薄膜的光学带隙宽度为3.45-3.58 eV, 随着ZnO含量的增加, 复合薄膜的紫外吸收蓝移.     

TiO2/ZnO薄膜电极中光生电子的传输及其在太阳电池中的应用

制备了TiO2纳米颗粒和ZnO纳米棒混合的多孔薄膜电极, 利用瞬态光电压技术研究了染料敏化TiO2/ZnO薄膜中光生载流子的传输特性. 实验结果表明, ZnO纳米棒增加了薄膜中自由电子扩散速率, 减小了复合几率, 改善了能量转换效率.     

纳米Au-TiO2复合薄膜的溶胶-凝胶法制备、表征和性能

用溶胶-凝胶法制备了纳米Au-TiO₂复合薄膜.X射线衍射、X射线光电子能谱、原子力显微镜、紫外-可见光谱及摩擦磨损实验研究表明,复合薄膜均匀致密,Au以纳米晶粒形式均匀、不连续分散镶嵌于TiO₂基体中,纳米Au粒径为14～25nm;复合薄膜在可见光区有较强的吸收,吸收峰位置和强度与烧结温度和金的添加量有关;复合薄膜具有良好的抗磨减摩性能,在1N负荷下,摩尔分数为5%的Au-TiO₂薄膜的摩擦系数仅为0.09～0.10,耐磨寿命多于2000滑动周次.