Si/Ti原子比对TiO2-SiO2复合薄膜亲水性能与摩擦磨损性能的影响

采用直流(DC)反应磁控溅射法在玻璃上制备了不同Si/Ti原子比的TiO2-SiO2复合薄膜.使用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外可见分光光度计、CA-XP150型接触角仪、UMT-2型多功能微摩擦仪,研究了不同Si/Ti原子比的TiO2-SiO2复合薄膜微观结构、表面形貌、亲水性能和摩擦磨损性能.结果表明,所制备的纯TiO2薄膜具有锐钛矿结构,其平均晶粒尺寸为11 nm,TiO2-SiO2复合薄膜呈现非晶结构,其粒子尺寸相对减小;随着Si/Ti原子比的增大,薄膜在可见光区的平均透过率从76.6; 增加到84.3;.当复合薄膜中Si/Ti原子比为1:2时,薄膜的摩擦系数为0.11,薄膜具有最佳的亲水性能;在紫外光照射2 h后水接触角降到3.0°;在黑暗中放置30 h后水接触角略增加到7.7°.     

Sm,C掺杂改性纳米TiO2及其可见光催化性能研究

通过溶胶-凝胶法制备了Sm、C分别单掺杂和共掺杂纳米TiO2光催化剂,采用XRD、FESEM、TEM、XPS、UV-Vis-DRS、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对样品进行表征,以光催化降解亚甲基蓝(MB)作为评价模型,研究了不同样品对MB的光催化降解效果.结果表明,Sm单掺杂抑制了TiO2从锐钛矿向金红石的相转变,抑制晶粒长大,C的单掺杂则促进了TiO2的相转变,Sm或(和)C的掺杂均能细化TiO2晶粒,拓展TiO2在可见光区的光谱响应范围,降低光生e-/h+对的复合几率.Sm、C的掺杂均能有效提高TiO2的光催化活性,且共掺杂时存在协同效应,当n(Sm)∶n(C)∶n(Ti)=0.01∶0.3∶1、热处理温度500 ℃时,Sm/C-TiO2样品在普通日光灯下催化降解MB的一级表观速率常数是相同条件下纯TiO2的4.3倍.     

钒掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化活性研究

以钛酸四丁酯为钛前驱体,偏钒酸铵为掺杂离子给体.采用溶胶-凝胶法制备了V掺杂纳米二氧化钛粉体;并使用TGA-DSC、XRD、BET、SEM对其晶化温度与结构进行了表征.结果表明:V掺入促进锐钛矿相向金红石相转变、抑制晶粒长大、增大比表面积,纳米粉体颗粒呈分布较均匀的类球形晶粒.以亚甲基蓝为模型反应,考察了V掺杂量、煅烧温度对催化剂光催化性能的影响,结果表明:V掺杂的TiO2 粉体降解亚甲基蓝符合一级反应动力学规律;晶格中V4+能够作为电荷转移物种,有效的抑制光生电子与空穴的复合,增加了表面空穴浓度,提高TiO2 纳米粉体的光催化活性,当掺杂量为1.5 mol;,煅烧温度为450 ℃时,TiO2 具有最佳的光催化性能.     

高热稳定性锐钛矿型Nd掺杂纳米TiO2的制备与表征

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶凝胶法合成了纯TiO2与Nd掺杂TiO2纳米粉体,对其进行了350℃至850℃的热处理.利用XRD、SEM、和EDS对粉体的晶型结构,微观形貌和元素成分进行表征,研究了Nd掺杂对TiO2晶粒尺寸以及晶型转变的影响.结果表明:样品晶粒尺寸达到纳米级别,Nd掺杂后TiO2晶粒尺寸减小.纯TiO2在550℃时已经有金红石生成,750℃完成锐钛矿向金红石的转变;Nd掺杂TiO2在750℃时仍然是锐钛矿,850℃时有少许金红石生成,Nd掺杂提高了TiO2锐钛矿结构的热稳定性.     

Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜的制备及光催化活性

采用溶胶-凝胶技术,以CTAB作为模板剂,提拉法镀膜制备了Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜,利用XRD、N2吸附-脱附、UV-Vis、SEM及XPS对样品进行了表征.结果表明,铈离子以Ce4+和Ce3+两种形式存在于体系中,而CTAB有效抑制了TiO2晶粒的长大和二氧化钛晶相的转变,加入CTAB的Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜的吸收带边较纯的TiO2发生了红移.光催化活性表明,这种处理方式明显提高了TiO2光催化活性.在紫外光照120 min下,CRAB(1.0;)/Ce(1.0;)-TiO2纳米复合薄膜的光催化活性最佳,对甲基橙降解率达到95.3;.     

钛硅复合氧化物晶体结构及光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了TiO2和钛硅复合氧化物,对样品进行了X射线衍射(XRD)、比表面积测试(BET)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)分析,并以甲基橙为模拟污染物,考察了其光催化性能.结果发现,添加硅能有效的阻碍TiO2晶型转变,抑制TiO2晶粒生长,细化晶粒,增大粒子的比表面积,加入硅还能使TiO2带隙能增加,使其具有更强的氧化还原能力;钛硅复合氧化物具有较高的光催化活性,当煅烧温度为900℃,添加硅的摩尔分数为20;时,光催化活性最佳.     

热处理过程对纳米TiO2结构和性能的影响

以钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2,结合TG-DTA,XRD,TEM等分析了不同热处理温度对纳米TiO2的晶型结构、晶粒粒径及微观形貌的影响.以甲基橙溶液为目标降解物,探讨了热处理温度对纳米TiO2光催化活性影响.利用Eastman的粒子生长理论对晶粒生长的动力学过程进行初步分析.研究表明:随着热处理温度升高,TiO2粒径逐渐从11.2 nm增大到78.6 nm;热处理温度为450～ 550℃时,纳米TiO2晶粒以锐钛矿为主,温度升至650℃时,出现了锐钛矿和金红石的混合相(质量比A∶R =9∶1),此时晶粒对甲基橙的降解率达到97.75;.而煅烧温度高于850℃后,TiO2几乎完全为金红石相,光催化活性显著下降.50;锐钛矿型TiO2转变金红石型TiO2的温度约为730℃,锐钛矿和金红石相晶粒表观活化能分别18.15 kJ/mol和42.56 kJ/mol;晶粒生长最快温度分别为546℃和1280℃.     

镧掺杂混晶结构TiO2纳米粉体的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为Ti源,采用溶胶-凝胶自蔓燃法制备了镧掺杂的La-TiO2(简写为LT)纳米粉体.利用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FIIR)、透射电子显微镜(TEM)等对掺杂型TiO2粉体的晶型结构与颗粒尺寸等进行表征.利用紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)研究了H2O2改性、镧掺杂量以及混晶结构对TiO2纳米粉体降解甲基橙的影响.结果表明:镧掺杂混晶TiO2粉体的光催化活性明显优于未掺杂的锐钛矿TiO2粉体.当La3+掺杂量为0.5;,合成温度为475℃(金红石相含量为26.0;)时,得到的TiO2粉体光催化活性最好.H2O2的加入有助于TiO2光催化剂表面的电子-空穴对生成,提高光催化剂对甲基橙的降解率,当H2O2浓度为6;时,光照3h后,降解率达到了91.97;.     

B,Ru共掺杂TiO2纳米粉体的制备及光催化性能

采用溶胶凝胶法制备了B、Ru共掺杂TiO2纳米粉体,采用XRD、TEM、XPS、FT-IR及UV-Vis等技术对催化剂进行了表征.结果表明:B部分掺入到TiO2晶格间隙中形成B-O-Ti键,部分以B2O3的形式存在;Ru掺入到TiO2品格;B、Ru掺杂均能抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,同时促使TiO2晶粒细化;B掺杂能减少光生电子-空穴的复合、促进TiO2表面活性基团Ti-OH的生成、减小光学带隙值,而Ru掺杂的这三方面的作用却有限.Ru掺杂降低了TiO2的光催化活性,而B掺杂却能大幅提高了TiO2的光催化活性,因而Ru、B共掺杂样品的光催化活性比仅B掺杂样品还稍低,当B掺杂质量百分数为1.0;时,可见光下光催化降解亚甲基蓝的2h降解率由未掺杂TiO2的68.5;提高至84.3;.     

La掺杂TiO2/电气石的制备及光催化性能研究

以电气石为载体,TiCl4为前驱体,采用水解沉淀法负载La掺杂纳米TiO2薄膜,制备La掺杂TiO2/电气石复合材料.结合XRD、FESEM、UV-vis等现代测试手段对所制备样品的结构和性能进行了表征.以甲醛为目标降解物,考察了样品的光催化活性.结果表明:La掺杂TiO2晶粒细小,均匀分布于电气石表面.经550℃煅烧,La掺杂后锐钛矿型TiO2粒径由13.5 nm降为8.73 nm.La掺杂后,TiO2光催化剂的吸收光谱向可见光区发生红移.1m3环境舱内,日光灯下照射360 min,La掺杂TiO2前后复合材料对甲醛的去除率分别达到66.4;和82.2;.     

TiO2烧结助剂对纳米η-Al2 O3制备Al2 O3-Cr2 O3固溶体的影响研究

以纳米η-Al₂O₃粉和工业铬绿为原料,以摩尔比1:1配比制备Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体,以TiO₂为烧结助剂,在还原气氛下经1400 ℃、1500 ℃和1600 ℃固相烧结.研究了TiO₂的加入对纳米η-Al₂O₃制备Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体的致密度、线收缩率、相组成、晶胞参数、互扩散程度和微观结构的影响.结果表明:TiO₂的加入能促进Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体的致密化;当温度为1600 ℃,TiO₂的添加量为2wt;时,试样的体积密度最大为4.57 g·cm^-3,线收缩率为19.8;;TiO₂的加入能使Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体中Al³⁺和Cr³⁺的互扩散程度增加;微观结构表明,TiO₂的加入能使Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体晶粒之间结合更紧密,实验温度范围内,随着TiO₂添加量的增加晶粒从沿晶断裂向穿晶断裂转变,只在晶间和晶内存在极少量气孔,当温度为1600 ℃,TiO₂的添加量为2wt;时,晶粒大小较均匀,平均晶粒尺寸约10μm.     

Crystallization of n-doped amorphous silicon PECVD films: comparison between SPC and RTA methods

Amorphous silicon films are deposited by radio-frequency plasma-enhanced chemical-vapor deposition (RF-PECVD) with different n-doping rates. The amorphous films are subsequently crystallized using either solid phase crystallization (SPC) or rapid thermal annealing (RTA). We compare the effect of the n-doping rate on some properties of the microcrystalline silicon films obtained with both techniques. In the SPC process, the time required for the beginning of the crystallization decreases with increasing phosphorus doping. Moreover, doped films present slightly higher crystal size than intrinsic films but the doping rate does not significantly influence the grain size. For RTA, the doping rate decreases the crystallization temperature and increases significantly the crystal size. Whatever the doping rate, the average grain sizes obtained by RTA are larger than those obtained by SPC. The electrical resistance of the crystallized films also depends on the crystallization process: RTA films present a lower dark conductivity than SPC films. These results are discussed taking into account the different kinetics of both crystallization techniques and the role played by the silicon dangling bonds and their charge states on the crystal growth.     

Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(简称BCZT)无铅压电陶瓷。借助XRD、SEM、阻抗分析仪等对该陶瓷的相组成、显微结构以及压电和介电性能进行了研究。结果表明,Fe2O3掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度Tc从85℃提高到95℃;当Fe2O3掺杂为0.02wt%～0.1wt%时,陶瓷样品均为ABO3型钙钛矿结构;少量Fe2O3掺杂促进了陶瓷晶粒的生长,但随着Fe2O3掺杂量进一步增加,陶瓷晶粒随之细化;当Fe2O3掺杂量为0.04wt%时,陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为400 pC/N,0.40,51,0.023和3482。     

磁控溅射（TiO2-ZnO）/TiO2梯度复合薄膜的制备及光致亲水性研究

采用磁控溅射离子镀设备制备了(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜,通过TEM、AFM、Raman、XPS分析了复合薄膜的结构、形貌和表面羟基含量,以甲基橙作为有机降解物,研究了(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜与普通TiO2-ZnO复合薄膜和TiO2薄膜在光催化性能和光致亲水性能上的差异。结果表明:(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜具有以主体为TiO2-ZnO层、顶层为TiO2的梯度结构,且薄膜表面致密、粒径均匀(10～14 nm),光催化性和亲水性均优于普通TiO2-ZnO复合薄膜和TiO2薄膜,且其光波响应范围红移至450 nm、表面羟基含量高达12.53%,同时梯度复合薄膜的抗光腐蚀性能良好,4 h以后其润湿角仍保持不变。     

离子掺杂对纳米二氧化钛粒径的影响

本研究以工业钛液和尿素为基本原料,采用普通均匀沉淀法制备出单分散的锐钛矿型的球形纳米TiO2,研究了La3+、Fe3+、Co2+、Al3+四种离子不同掺杂量对纳米TiO2粒子粒径的影响,并对其机理进行了分析.研究结果表明,离子掺杂可以显著细化纳米TiO2的粒径,且掺杂后的TiO2仍为锐钛矿型.没有发现掺杂离子的特征峰,可以认为离子掺杂属于替位掺杂.     

纳米TiO2薄膜的制备与光催化性能研究

以四氯化钛为前驱体,采用水解沉淀法,在不同的水解温度下,在硅藻土基多孔陶瓷上负载纳米TiO2薄膜,结合XRD和TEM对负载的纳米TiO2粒径进行了表征。对比分析了测试方法及水解温度对纳米TiO2粒径的影响。以罗丹明B为目标降解物,考察了水解温度对光催化剂活性的影响。结果表明:样品经550℃煅烧后,TiO2薄膜为锐钛矿型;水解温度为50℃时TiO2粒径小于水解温度为75℃时所负载纳米TiO2粒径;两种方法所测TiO2粒径有一定差异:dXRD>dTEM;水解温度为50℃所负载纳米TiO2薄膜,紫外光照300 min,对罗丹明B的去除率为89.9%,而75℃时,样品在紫外光照330 min,对罗丹明B的去除率为78.6%。     

热壁外延制备InAs/Si(211)薄膜及其电学性能研究

采用热壁外延(Hot Wall Epitaxy,HWE)沉积系统在单晶Si(211)衬底表面制备了InAs薄膜,研究了不同生长温度(300℃、350℃、400℃、450℃和500℃)对薄膜材料结构及其电学性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、霍尔(Hall)测试等,对InAs/Si(211)薄膜的晶体结构、表面形貌及电学参数进行了测试分析.结果表明:采用HWE技术在Si(211)衬底表面成功制备了InAs薄膜,薄膜具有闪锌矿结构并沿(111)方向择优生长.随着生长温度从300℃升高到500℃,全峰半高宽(FWHM)先减小后增大,生长温度为400℃时薄膜的晶粒尺寸最大为73.4 nm,载流子浓度达到1022 cm-3,霍尔迁移率数值约为102 cm2/(V·s),说明优化生长温度能够降低InAs薄膜的缺陷复合,使薄膜结晶质量和电学性能得到提高.SEM及AFM的测试结果显示由于较高的晶格失配及Si衬底斜切面(211)的特殊取向,在Si(211)衬底上生长的InAs薄膜主要为三维层加岛状(S-K)生长模式,表面粗糙度(Ra)随温度的升高先减小后增大,400℃时薄膜的平均表面粗糙度Ra为48.37 nm.     

稀土Sm掺杂对纳米TiO2结构和可见光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和稀土Sm掺杂TiO2纳米粉体( Sm-TiO2),通过XRD、XPS、FT-IR、UV-Vis-DRS、PL和Nano-sizer纳米粒度仪等对样品进行表征,以亚甲基蓝( MB)的光催化降解为探针反应,探讨稀土Sm掺杂对纳米TiO2的结构和可见光催化性能的影响。结果表明,Sm掺入TiO2后在表面存在Sm3+和Sm2+两种价态, Sm掺杂抑制了TiO2从锐钛矿向金红石的相转变,阻碍纳米晶粒生长,增加了纳米粉体表面羟基含量;适量的Sm掺杂能使TiO2吸收光谱的阈值波长红移,有效降低光生e-/h+的复合率,提高TiO2光催化活性。热处理温度500℃时,掺杂1.0wt;Sm的纳米TiO2样品在普通日光灯下对MB在6 h内的光催化降解效率达97;,明显高于同等条件下Degussa公司产品P25的降解率56;。     

温度对TiO2-B纳米纤维的结晶度和稳定性的影响

本文以锐钛矿相二氧化钛纳米颗粒和NaOH溶液为前驱物,通过水热反应和退火处理制备了TiO2-B纳米纤维.用XRD、HRTEM和EDS对样品的结构、形貌及其演化进行了表征.讨论了水热反应温度和退火温度对TiO2 -B纳米纤维的结晶度、形貌和热稳定性的影响.结果表明:在160℃、180℃和200℃温度下水热反应,分别得到H2Ti4O9、H2Ti3O7和H2Ti4O9与H2Ti3O7混合的纳米纤维,400℃退火后,无论是H2Ti4O9还是H2Ti3O7纳米纤维都转化为TiO2-B纳米纤维,但从180℃水热反应得到的H2Ti3O7纳米纤维转化的TiO2-B纳米纤维具有较高结晶度和热稳定性.