TiO2/SiO2/CeO2复合纳米薄膜超亲水性能的研究

采用溶胶凝胶法在载玻片表面制备了均匀透明的TiO2-SiO2-CeO2超亲水性薄膜，并用X射线衍射、傅立叶红外光谱、紫外-可见分光光度计研究了SiO2及稀土铈添加对TiO2薄膜表面特征及超亲水性能的影响。结果表明，Ti02-SiO2-CeO2薄膜亲水性能及亲水持续效应显著提高。实验中掺杂的铈是以三价离子态引入的，由于Ce^3 在高温下很容易氧化，故在薄膜中铈主要以四价态形式存在。Ce^4 在光激发下很容易捕获光生电子生成Ce^3 离子，光生空穴则与表面氧离子反应形成氧空位，而氧空位对亲水性的提高具有关键作用。添加SiO2后，薄膜表面的羟基含量增加，这主要是由于TiO2与SiO2复合在表面形成Lewis酸所致。表面稳定的羟基可使亲水性在暗中保持较长时间，因而亲水持续效应提高。添加SiO2及稀土铈后，薄膜中TiO2晶粒尺寸变小，量子效应增强，这也导致亲水性提高。因此添加稀土铈及SiO2后，薄膜表面的氧空穴增多，薄膜的超亲水性及亲水持续效应提高。