纳米TiO2薄膜的热致亲水性与光致亲水性机理

应用真空磁控溅射，溶胶－凝胶方法和电沉积方法分别在玻璃和导电玻璃表面制备了纳米TiO2薄膜，纳米TiO2薄膜的热致亲水性研究表明，这是由于热处理对TiO2薄膜表面的清洁作用除去了吸附的水和有机污染物而产生的。TiO2薄膜的光致亲水性可能也源于紫外光照产生的活性粒子对TiO2薄膜的“光清洁作用”所致。     

紫外光下纳米TiO2 薄膜亲水性机理的电化学研究

The nanometer films of TiO2 were prepared by sol-gel method on ITO（Indium-tin oxide,SnO2:In） substrate. The TiO2 film was the anatase phase with a particle size of 100 nm from the measurements of X-ray diffraction and AFM（Atomic-Force-Microscope）. Electrochemical characteristics of ITO/ TiO2 electrode under UV（ultraviolet）irradiation were investigated using the method of cyclic voltammetry. A new oxidative peak was observed at 0.035 V when the TiO2 electrode was irradiated by 253.7 nm UV light for a certain time. The peak current increased with the irradiation time. It was assumed that the new oxidative peak resulted from Ti3+,which was formed during the UV illumination. The changes of hydrophilicity of the TiO2 thin film on ITO under UV light were also observed. It was assumed that the changes of hydrophilicity of the films may be related with the formation of Ti3+ on the surface when the film was irradiated by UV light.     

不同导电基底对TiO2薄膜光致亲水性的影响

分别在导电铝合金片(Al)和具有阳极氧化铝层的非导电铝片(AAO/Al), 以及铟锡氧化物导电玻璃(ITO/glass)和普通非导电玻璃(glass)表面通过提拉法制备出TiO2/Al和TiO2/AAO/Al, 以及TiO2/ITO/glass和TiO2/glass两组TiO2薄膜样品, 通过测试紫外光照下水滴接触角的变化考察TiO2薄膜的光致亲水性. 结果表明, 相对于TiO2/Al2O3/Al, 基底导电的TiO2/Al表现出较好的光致亲水性能; 而相对于TiO2/glass, 基底导电的TiO2/ITO/glass表现出较差的光致亲水性能. 分析认为, Al和ITO两导电基底和TiO2薄膜间的不同电子转移方向影响TiO2薄膜的光致亲水性能, Al片提供电子给TiO2有助于提高以光生电子为主要初级活性物种的光致亲水性, 而ITO接受TiO2的光生电子, 导致光致亲水性的下降.     

卤素离子对TiO2薄膜光致亲水性的影响

将卤化钾盐KX(X＝I、Br、Cl、F)分别引入至TiO₂溶胶中, 利用提拉法在载玻片上制得含有卤素离子的TiO₂-X薄膜样片, 通过测试样片紫外光照下水滴接触角的变化, 考察了不同浓度的KI以及不同卤素离子对TiO₂薄膜光致亲水性能的影响, 并通过测试光照后的亲水薄膜样片暗处放置不同时间后接触角的变化, 比较了含TiO₂-I和TiO₂-F薄膜样片亲水性能的持久性. 结果表明, 适量的KI有助于提高TiO2薄膜的光致亲水性, 当TiO₂溶胶中KI浓度为1.0×10^-5 mol•L^-1时, 其所制得TiO₂薄膜的光致亲水性最好, 继续增大KI浓度时, 薄膜的光致亲水性逐步下降, 当KI浓度达1.0×10^-2 mol•L^-1时, 其光致亲水性较纯TiO₂薄膜差；同时, 适量的KBr、KCl加入也有助于提高TiO₂薄膜的光致亲水性, 且随KI＞KBr＞KCl的顺序逐渐减弱, 但KF的加入降低了薄膜的光致亲水性；另外, 卤素离子的加入还有助于提高TiO₂薄膜亲水性能的持久性, 且KF＞KI. 分析认为, 卤素离子对TiO₂薄膜光致亲水性的影响与其给电子或捕获光致电子作用有关, 并提出了其作用模型, 而卤素离子与亲水基团(羟基)的氢键作用是使KX-TiO₂薄膜能够延长亲水性时间的原因.     

掺杂Sb对纳米TiO2薄膜的超亲水性和微结构的影响

用溶胶-凝胶法将纳米TiO2:Sb薄膜沉积在玻璃基板上.研究了掺杂浓度对薄膜的光致超亲水性、薄膜结构和晶相转变的影响.结果表明,纯TiO2薄膜中， TiO2不仅以无定型态存在，而且还以板钛矿和锐钛矿的形式存在.掺杂Sb提高了TiO2由无定型向板钛矿和锐钛矿转变的速率.掺入适量的Sb后， TiO2薄膜表现出更好的光致超亲水性.由XRD谱可算出薄膜的晶粒大小为13.3～20.0 nm.     

聚乙二醇对TiO2薄膜光致亲水性的促进作用

为了提高TiO₂薄膜的光致亲水性及其持久性, 将聚乙二醇(PEG)2000 引入TiO₂溶胶中, 利用提拉法在载玻片上制备出含PEG的TiO₂薄膜样品, 通过测试样品紫外光照下水滴接触角的变化, 考察不同浓度PEG对TiO₂薄膜光致亲水性能的影响; 并通过测试光照后的亲水薄膜样片暗处放置不同时间后接触角的变化, 比较含PEG的TiO₂薄膜和纯TiO₂薄膜样品的亲水持久性. 结果表明: PEG作为一种非离子型长链分子, 其适量的添加可促进TiO₂薄膜的光致亲水性及其持久性. 基于薄膜样品的傅里叶变换红外(FTIR)光谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)结果, 认为PEG作为空穴捕获剂有助于TiO₂薄膜中Ti³⁺的生成和稳定存在, 进而有助于亲水中心(表面羟基)的形成. 此研究对于TiO₂光自洁涂料的应用很有意义, 也为研究TiO₂的光激发瞬态行为提供了一个可能的简易方法.     

锶掺杂纳米TiO2薄膜的制备及性能研究

以TiCl₄, 有机羧酸, NH₃•H₂O, Sr(OH)₂•8H₂O, D-山梨醇等为主要原料, 首先采用常温络合-控制水解新技术制备出平均粒径为6 nm的锶掺杂纳米TiO₂无色透明水溶胶, 再利用普通喷涂技术制备了纳米薄膜. 采用XRD, 纳米激光粒度分析仪, AFM, EDS, 紫外-可见分光光度计, 光学接触角测试仪等对样品的物相、粒径、组成、光吸收、光催化及亲水性等性质进行了表征, 同时对制备过程中的影响因素进行了研究. 结果表明, 当掺Sr量为1.8%, 回流时间为60 min时, 得到掺锶纳米TiO₂水溶胶所制薄膜的光催化性能最好, 在太阳光照射60 min后对浓度为50 mg/L的酸性红3R染料溶液的降解率达到99%, 薄膜样品的接触角为0.91°, 说明具有超亲水性.     

直流反应磁控溅射制备的Mo掺杂TiO2薄膜的光电特性

通过直流反应磁控溅射制备了不同Mo掺杂量的Mo-TiO2薄膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计详细研究了Mo掺杂量对薄膜表面形貌、晶体结构、元素价态及吸收带边的影响.用瞬态光电流和循环伏安法考察了不同Mo含量ITO/Mo-TiO2电极的光电特性.结果表明:在TiO2薄膜中掺入的Mo以Mo6+和Mo5+两种价态存在;随着Mo掺杂量的增加,Mo-TiO2薄膜的晶粒尺寸逐渐减小,晶格畸变增大,吸收阈值显著红移;薄膜的禁带宽度先减小后增大,在Mo掺杂量为2.7%(n(Mo)/n(Ti))时禁带宽度最小;Mo掺杂量为0.9%的样品在氙灯下的光生电流最大,且随着所加阳极偏压的提高光生电流并未呈现出饱和的趋势.此后随着掺杂量的提高,薄膜的光生电流开始下降,当Mo掺杂量达到3.6%时,薄膜的光电流小于未掺杂的样品;说明适当浓度的Mo掺杂能够提高Mo-TiO2薄膜光电性能,光生电流最大可达未掺杂的2.4倍.     

射频磁控溅射制备纳米TiO2薄膜的光电化学行为

在室温下采用射频磁控溅射法制备了纳米晶粒的TiO2薄膜,用循环伏安法研究了ITO/TiO2薄膜电极的光电化学行为,并测量了相应TiO2薄膜的亲水性与光催化能力.结果表明,在室温下制备的TiO2薄膜为无定形结构,当退火温度超过400 ℃时转化为锐钛矿结构.在400 ℃下退火的TiO2薄膜具有良好的亲水性和光催化能力. TiO2薄膜电极用254 nm的紫外光照射一定时间后会产生新的氧化峰,且随着光照时间的增加,峰电流也增加.初步认为用紫外光照射一定时间后, TiO2薄膜的循环伏安图的氧化峰属于光生的Ti3＋,而光致亲水性可能与Ti3＋的生成有关.     

TiO2/SiO2纳米薄膜的光催化活性和亲水性

通过sol gel工艺在钠钙玻璃表面制备了均匀透明的TiO2/SiO2复合纳米薄膜.实验结 果表明: 当SiO2添加量较高时, TiO2/SiO2复合纳米薄膜的光催化活性明显降低;当SiO2添加 量较低时,TiO2/SiO2复合薄膜的光催化活性无明显变化.在TiO2薄膜中添加SiO2,可以抑制薄 膜中TiO2晶粒的长大,同时薄膜表面的羟基含量增加, 水在复合薄膜表面的润湿角下降, 亲 水能力增强.当SiO2含量为10％－20％（摩尔分数）时获得了润湿角为0°的超亲水性薄膜.     

TiO2光催化薄膜在陶瓷器具上抗菌效果的研究

抗菌薄膜;TiO2光催化薄膜在陶瓷器具上抗菌效果的研究     

氟掺杂纳米 TiO2 薄膜的低温制备及其光催化性能

 以氟化铵为氟源, 采用水热法制得氟掺杂 TiO2 (FTO) 溶胶, 并通过浸渍提拉法在低温下制备了 FTO 薄膜. 其中在 120 oC 下水热处理 10 h 所得的 TiO2 溶胶制备的薄膜均匀透明, 具有较高的光催化活性. 氟掺杂后的 TiO2 晶粒尺寸并未发生明显变化, 但薄膜的光催化活性显著升高. F/Ti 摩尔比为 0.01 时, FTO 薄膜的光催化活性最高, 比 TiO2 薄膜的活性升高了 23%. X 射线光电子能谱结果表明, 氟掺杂 TiO2 中的氟离子存在晶格取代掺杂和表面化学吸附两种形式. 这两种氟离子的共同作用是 FTO 薄膜光催化活性升高的主要原因.     

Mo2C膜表面粗糙化规律的计算机模拟

引入晶粒边界修正,改进了Mo2C膜表面粗糙化物理模型,将DT2模型推广到包括有温度的情况,对Mo2C膜表面形态进行计算机模拟并统计模拟图的高度分布,确定表面粗糙度随沉积时间和基底温度的变化规律。结果表明：引入晶粒边界修正大大促进了理论与实验结果的一致,Mo2C膜表面粗糙化属快速粗造化,粗造度随基底温度升高而非线性地增大。     

Mo2C膜表面高度和高差分布规律研究

介绍了金属有机气相沉积（MOCVD）制备Mo2C功能膜的过程和对膜表面粗糙度的测量结果;在测量基础上进行统计,找出Mo2C膜表面高度和高差分布规律;将DT2模型推广,进行2+1维计算机模拟,作出Mo2C膜表面3维模拟图·结果表明：实验测得的高度和高差统计分布与计算机模拟的结果一致。     

PET表面锐钛矿-板钛矿相TiO2薄膜的制备及表征

利用改进的溶胶-凝胶法在经表面改性的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)表面制备得到TiO2薄膜. 利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、UV-Vis 透光率曲线、接触角测试仪等测试手段对TiO2样品的性能进行表征.结果表明, PET表面过渡层的引入有效地改善了有机基底与无机薄膜之间的界面相容性, 在其表面形成透明、均一、附着力良好且具有光催化活性的TiO2薄膜.通过控制实验过程, 在低温下成功制备了不同锐钛矿/板钛矿比的TiO2薄膜,同时发现适量板钛矿相的存在能有效提高薄膜的光致亲水性.     

二氧化钛纳米膜电极的形貌和光电化学性质

采用两种不同粒度的国产TiO2纳米材料和进口TiO2P25粉末,以涂覆法分别在导电玻璃基底上制备出TiO2纳米膜电极.通过循环伏安、瞬态光电流时间谱,结合SEM、DRS、XRD等实验手段,分析比较了三种TiO2膜电极的形貌和光电化学性质,探讨了提高和改善电极性能的途径.     

Nonaggregated Zinc Phthalocyanine in Mesoporous Nanocrystalline TiO2 Thin Films

Summary: A simple sonochemical approach has been successfully developed to deposit poorly dissolved phthalocyanine dyes onto the surface of a highly‐ordered mesoporous nanostructured TiO₂ thin film. The aggregation‐free phthalocyanines are effectively encapsulated and stabilized in the nanopore arrays of the zeolite‐like mesoporous nanocrystalline TiO₂ thin film. Highly dispersed dye∥TiO₂ heterojunction arrays with a large contact area can be obtained by using this interesting approach.

The incorporation of phthalocyanine dyes into the surface of a highly‐ordered mesoporous nanostructured TiO₂ thin film, a potential photocatalyst.     

A Novel Synthesis of Two-dimensional Nanopatterned TiO2 Thin Film

Recently the research on structures with an ordered two-dimensional(2D) pattern has attracted great attention due to its versatile applications in the fields of microelectronic and optoelectronic devices, displays, biochips and sensors, enzymatic immobilization, drug carriers, and photonic band gap materials. Various well-arrayed 2D structures have been made by the modern technique such as laser writing pattern fabrication, photoetching technique, micro-electromechanical systems based on scann…