阳极氧化TiN薄膜制备N掺杂纳米TiO2薄膜及其可见光活性

室温下通过电泳沉积(EPD)的方法在Ti片表面制备TiN薄膜, 然后对TiN薄膜进行阳极氧化得到N掺杂多孔纳米结构的TiO2薄膜. 利用X射线衍射(XRD), X射线光电子能谱(XPS), 扫描电子显微镜(SEM)及光电化学方法对得到的薄膜进行表征. XRD测试结果表明, 经过阳极氧化并在350 ℃空气气氛中退火1 h的薄膜中存在锐钛矿晶型的TiO2. XPS的结果表明, 样品中的N元素取代部分O, 且N的摩尔分数为0.95%. SEM显示, 经阳极氧化后薄膜表面出现多孔纳米结构. 光电化学测试结果显示, 阳极氧化提高了N掺杂TiO2薄膜在可见光下的光电响应. 经阳极氧化并热处理的薄膜在0 V电位及可见光照射下光电流密度为2.325 μA·cm-2, 而单纯热处理的薄膜在相同条件下光电流密度仅为0.475 μA·cm-2. 阳极氧化得到纳米多孔结构提高了N掺杂纳米TiO2薄膜的表面积, 从而对可见光的响应增大.     

TiO2纳米片/巢状分级结构纳米阵列薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用水热合成法在氟掺杂二氧化锡(FTO)导电玻璃基底上得到TiO2纳米阵列薄膜,并进一步通过NaOH溶液水热处理制备了由巢状纳米阵列及纳米片覆盖层构成的TiO2纳米阵列分级结构一体化薄膜.采用场发射扫描电镜(FE-SEM),X射线衍射(XRD),紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱和吸收光谱技术对TiO2薄膜的结构和性质进行表征.FE-SEM结果表明:分级结构TiO2薄膜膜厚为1.5μm,薄膜由一层纳米片覆盖层(约0.2μm高)和一层巢状纳米阵列层(约1.3μm高)组成.XRD谱图表明TiO2薄膜为锐钛矿相.UV-Vis光谱显示分级结构TiO2薄膜具有较强的光捕获能力和染料吸附能力.TiO2纳米片/巢状分级结构纳米阵列薄膜作为光阳极,可有效地提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率,其短路电流(Jsc)为7.79mA·cm-2,开路电压(Voc)为0.80V,填充因子(FF)为0.40,光电转换效率(η)为2.48%,其光电转换效率较TiO2纳米阵列薄膜提高了近10倍.     

N掺杂纳米TiO2可见光催化氧化丙烯的动力学行为

通过在不同温度的氨气气氛中处理纳米管钛酸(NTA)制得具有可见光响应的氮掺杂纳米二氧化钛. X射线衍射(XRD)谱表征结果显示, 当温度高于400 ℃时, 样品由正交晶系向锐钛矿相转变, 700 ℃处理得到的样品除了锐钛矿相TiO2外还有TiN 新相存在; 紫外-可见扩散漫反射(DRS)结果表明, 氮掺杂纳米TiO2在整个可见光区都有明显的吸收. 不同波长可见光及不同气体流速的光催化氧化丙烯动力学研究表明, 活性最好的N掺杂纳米TiO2催化剂(600 ℃ NH3处理)对可见光的利用范围可扩展至500 nm, 低浓度丙烯光催化氧化反应为一级反应.     

直流反应磁控溅射方法制备碳掺杂TiO2薄膜及其可见光活性

室温下通过直流反应磁控溅射的方法, 利用碳钛镶嵌靶在Ar/O2气氛中制备了碳掺杂纳米TiO2薄膜, 并通过X射线衍射(XRD)、UV-Vis透射光谱以及光电化学的方法对薄膜进行了表征. XRD测试结果表明, 靶中碳和钛的面积比小于0.10时, 碳掺杂的引入有利于TiO2薄膜的晶格生长, 并随靶中碳面积的增加, 薄膜的结晶度也相应提高. 由透射光谱计算得到的禁带宽度表明, 靶中碳和钛的面积比为0.05时, 薄膜的禁带宽度由纯TiO2薄膜的3.4 eV减小到3.1 eV. 光电测试结果表明, 靶中碳和钛的面积比小于0.10时, 碳的引入可以提高薄膜的光电响应, 面积比为0.10时, 可见光下0 V时薄膜的光电流密度为0.069 μA·cm-2; 但碳和钛的面积比增加到0.16时, 测得的薄膜光电响应异常.     

不同形态铈改性的TiO2纳米管阵列的制备及其可见光光电响应性质

采用电化学阴极还原和阳极氧化法,制备了还原态铈和氧化态铈改性的TiO2纳米管阵列,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征样品形貌和晶相,得出还原态铈以单质铈纳米纤维形式存在于TiO2纳米管内及表面,单质铈改性的TiO2纳米管经阳极氧化后,以CeO2和单质Ce形式共存.测定样品的光电流响应并计算样品的能带宽度.结果表明:单质铈改性的TiO2纳米管阵列在可见光区光电流响应较TiO2纳米管增强,单质铈添加存在最佳值,在10 mmol·L-1溶液中制备的单质铈改性的TiO2纳米管阵列光电流响应最强,能带宽度E9减少到2.88 eV,并且随着单质铈含量的增加,载流子浓度增大,且平带电位向负向移动.单质铈改性的样品经阳极氧化后,样品在紫外光区和可见光区光电流响应都增强,但其在可见光区的响应强度要小于单质铈改性的TiO2纳米管在可见光区的响应强度.     

Zr0.5Ti0.5O2纳米薄膜的光电性能

采用溶胶-凝胶法制备了Zr0.5Ti0.5O2固溶体薄膜,通过X-射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）、紫外吸收光谱(UV-Vis)和X射线光电子能谱（XPS）等方式对材料进行了表征。结果表明实验制得的材料Zr：Ti=1:1,薄膜表面平整、致密、光滑,皲裂情况较单纯的TiO2和ZrO2薄膜有明显改进;另外由于Zr的掺入,薄膜在紫外光波段有良好的吸收,吸收边较TiO2薄膜有明显的蓝移。通过标准的光刻剥离技术和磁控溅射技术在Zr0.5Ti0.5O2纳米薄膜上制作了叉指型的金属电极。在5V偏压下,样品对可见光不吸收,对260 nm的紫外光有明显的光电响应,光电流与暗电流之比近3个数量级。     

Fe、N共掺杂TiO2纳米管阵列的制备及可见光光催化活性

应用电化学阳极氧化法结合浸渍和退火后处理制备了Fe和N共掺杂的TiO2纳米管阵列光催化剂,并用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)仪对其进行了表征.结果表明,Fe、N共掺杂对TiO2纳米管阵列的形貌和结构没有明显影响,Fe和N均掺入了TiO2晶格.紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱显示Fe和N共掺杂TiO2纳米管阵列的吸收带边较纯TiO2纳米管阵列和单一掺杂TiO2纳米管阵列红移,可见光吸收增强.以可见光催化降解罗丹明B(RhB)考察了材料的光催化活性,Fe和N共掺杂TiO2纳米管阵列对RhB的降解速率较纯TiO2纳米管阵列和单一掺杂TiO2纳米管阵列明显提高,证明了Fe、N共掺杂产生的协同效应提高了TiO2纳米管阵列在可见光照射下的光催化活性.     

钴离子（Co（2＋））掺杂TiO2纳米管阵列的光生阴极保护行为

应用电化学阳极氧化法在纯钛箔表面构筑TiO2纳米管阵列膜,借助离子交换法对纳米管阵列膜作钴离子（Co2＋）掺杂.扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）观察膜层的形貌和晶型,紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、光电化学分别测试Co2＋掺杂TiO2纳米管阵列在不同波长范围内的光电响应特性和光生阴极保护行为,考察C...     

氮掺杂二氧化钛-氧化镍双层薄膜的光电致色特性

以金属钛为靶材、O2/N2/Ar混合气氛为溅射气体,在导电玻璃(ITO)表面磁控溅射一层薄膜,再经300-500℃退火处理制备了氮掺杂TiO2薄膜.采用X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见吸收光谱等对薄膜的微观结构、光学特性和光电化学性能等进行了研究.进而采用化学沉积的方法在TiO2-xNx薄膜表面沉积上一层多孔NiO薄膜,研究表明,制备的ITO/TiO2-xNx/NiO双层薄膜具有明显的光电致色特性,400℃退火处理的氮掺杂TiO2薄膜具有最高的光电流响应,经氙灯照射1h后,薄膜从无色变成棕色,500nm波长处光透过率从79.0%下降至12.6%.     

铁掺杂TiO2纳米管阵列对不锈钢的光生阴极保护

在含FeSO4的HF、H2SO4/HF、NaF/Na2SO4溶液中,通过电化学阳极氧化直接在纯钛表面制备Fe 掺杂的TiO2(Fe-TiO2)纳米管阵列. 应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、X 射线光电子能谱(XPS)等手段对纳米管阵列的结构、形貌及化学组成进行表征. 利用光电化学测量研究Fe-TiO2纳米管阵列在不同波长范围内的光电响应特性和光生阴极保护行为. 考察了温度、时间、掺杂含量等参数对TiO2纳米管阵列的几何尺寸、形貌和光电性能的影响. 结果表明, Fe掺杂可有效减缓TiO2纳米管阵列载流子的复合, 窄化TiO2带隙宽度, Fe-TiO2在410-650 nm范围显示强吸收, 并使光谱响应扩展到波长大于400 nm 的可见光区. 实验结果还表明, Fe-TiO2纳米管阵列对316不锈钢(316L)具有良好的光生阴极保护作用, 暗态下阴极保护作用可继续维持.     

由有机LB膜制备无机超薄膜

无机超薄膜的优异性能引起人们的广泛兴趣，本文介绍几种由有机ＬＢ膜制备无机超薄膜的方法。     

由聚电解质自组装多层膜制备微孔薄膜

带有相反电荷的聚电解质通过静电作用交替沉积可以得到自组装多层膜,由于这种技术可操作性强,用途广泛,近十几年来已有了大量的研究．聚电解质多层膜在一定条件下可以形成纳米孔和微米孔．Fu等研究了聚丙烯酸和聚乙烯基吡啶组成的氢键自组装多层膜在碱溶液中溶去其中的聚丙烯酸后,剩下的聚乙烯基吡啶重构形成微孔薄膜．Mendelsohn等发现将聚丙烯酸和聚烯丙基胺自组装而成的多层膜浸入pH=2．4左右的溶液中可制备微孔薄膜．但这些方法并不能使强聚电解质多层膜形成多孔结构。     

Ferroelectric Films

The preparation and properties of ferroelectric films are reviewed. Specific attention is directed to ferroelectric films prepared by wet chemical methods. Emphasis is placed on the microstructure and properties of SBT films for memory applications, and their dependence on chemistry and processing, as well as on the effects of chemistry and processing on the properties of piezoelectric and pyroelectric films. Emphasis is placed on recent results obtained in our laboratories, including modeling of the ferroelectric behavior of films and experimental results in each of these areas. Also considered is the use of ferroelectric films in memory, piezoelectric and pyroelectric devices of various types, with specific note made of the recently-announced use of pyroelectric sensors in automobiles.     

Photovoltaic Behaviour of Titanyl Phthalocyanine Thin Films and Titania Bilayer Films

Summary: Titanyl phthalocyanine (TiOPc) thin films were prepared using evaporation and surface polymerization by ion-assisted deposition (SPIAD) in a vacuum deposition system. These films were characterized by means of ultraviolet and X-ray photoelectron spectroscopy as well as UV/Vis absorption spectroscopy. Valence band and elemental content indicated that phthalocyanine electronic and chemical structures were largely preserved during SPIAD. Further, bilayer thin films of titania (TiO₂) and SPIAD TiOPc were prepared. TiO₂ film was deposited by reactive magnetron sputtering of TiO₂ target. Study of the structured samples was focused on the optical and electrical properties of the composite films. The films were characterized by non-contact photovoltage measurements and UV-Vis spectroscopy. These results suggest there is a possibility to use these bilayer thin films in photovoltaic solar cells, however further experiments to improve conductivity of the films will be required.     

有序分子膜技术在无机超薄膜制备中的应用

本文以LB技术、自组装技术、SILAR方法为例简要介绍了近年来有序分子膜技术在无机超薄膜构筑方面的应用。并对其今后的发展进行了展望。     

聚乙炔膜的稳定化

四种抗氧剂(A、M、RDH、264)中,AM是能添加入聚乙炔膜内的一种有效抗氧剂。用氧化增重和红外分析研究了四种聚乙炔膜(PA,PA/SBR,PA/AM,PA/SBR/AM)暴露于空气中的氧化及异构化动力学行为。研究表明,各种膜在室温(25℃)空气中的耐氧化性能和抗异构化能力的次序相同:PA/SBR/AM>PA/AM>PA/SBR>PA。添加抗氧剂AM于聚乙炔中,不影响掺杂聚乙炔的优良电性能及其它性能。     

Sintering of Sol-Gel Films

The sintering of films differs from that of bulk gels in several ways. The initial state of a film is generally denser and less crosslinked than a bulk gel made from the same sol, and these factors enhance the densification rate of the film. The substrate constrains the shrinkage of the film, leading to high stresses that retard densification and can influence phase changes. The substrate is a site for heterogeneous nucleation, and crystallization makes densification more difficult, so the competition between sintering and crystallization is particularly important for films. Fast heating favors densification over crystallization, so rapid thermal annealing usually produces denser films. The high surface to volume ratio of a thin film makes it susceptible to degradation by reaction with the substrate and the atmosphere, so choosing compatible materials and avoiding over-firing is essential.     

蜂窝状有序膜功能化研究进展*

水滴模板法是近年来引人瞩目的一种制备有序微结构材料的方法,所制备的蜂窝状有序膜在微容器和微反应器、图案化模板、细胞培养支架、光学材料、超疏水表面、分离膜等领域具有十分重要的应用前景。本文对蜂窝状有序膜功能化研究的最新进展进行了系统总结,详细介绍和分析了原位多层次自组装、表面接枝、生物活性分子固定、交联、模板法成膜以及表面填充等蜂窝状有序膜的功能化方法。     

Silica-Titania Mesostructured Films

Mesostructured silica-titania mixed oxide films in which the titania is well accessible on the silicate pore wall have been synthesized by a ligand-assisted templating (LAT) approach in combination with sol-gel processing. Control over the different hydrolysis and condensation rates of silicon and titanium alkoxides was achieved by complexation of the titanium species to the poly(ethylene oxide) part of an amphiphilic surfactant molecule (Brij56®). This modified precursor was used as structure-directing agent in the formation of thin mesostructured films. The structure and composition of the resulting material was characterized by X-ray diffraction, UV-vis spectroscopy and transmission electron microscopy.