SiO-TiO亲水薄膜的制备及亲水性能研究

摘要

Ti02薄膜具有优异的光催化和光致超亲水性，又解决了TiO2粉体回收利用的问题，因此在光催化降解有机物，医疗卫生及防雾自清洁等领域有着广阔的应用前景。而TiO2薄膜只在紫外光下才具有良好的光催化和超亲水性，因而拓展Ti02薄膜的吸光光谱范围，提高Ti02薄膜对可见光的利用率，是Ti02薄膜在可见光下表现出良好的超亲水性已经成为一个具有实际意义的课题。
　　 Si02是稳定的蓄水材料，这是由于Si02表面可吸附较多的水形成与硅原子相对称的表面羟基团。本文鉴于SiO2良好的蓄水功能，选择用Si02掺杂改性Ti02薄膜，研究内容分为三部分：首先，以钛酸丁酯(TBOT)和正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体制备混合溶胶，用溶胶一凝胶法制备Si02-TiO2薄膜；其次，比较了马弗炉烧结和微波烧结所制得的Si02-TiO2薄膜的亲水性能；最后研究了SiG-Ti02混合溶胶的稳定性，即其胶凝过程，因为混合溶胶的稳定性是溶胶-凝胶法涂膜的基础。通过我们的研究，结果表明：
　　 (1)在VTEOS：VTBoT=O.75时，所得薄膜在可见光下就有良好的超亲水性。紫外可见光谱也说明了与纯Ti02薄膜相比，所得产品在可见光中有较显著的吸收。
　　 (2)马弗炉烧结的产品亲水性更好，微波烧结的薄膜容易脱落，而且微波烧结的薄膜中亲水性基团遭到了破坏。
　　 (3)Si02-Ti02混合溶胶稳定的最佳pH为3.5，最佳保存温度为10℃，在此实验参数下，Si02-Ti02混合溶胶的胶凝时间为7天。

目录

文摘

英文文摘

第一章 综述

1.1 Ti02半导体的结构

1.2 Ti02膜的光致超亲水性和热致超亲水性

1.2.1 TiO2膜的光致超亲水性

1.2.2 Ti02膜的热致超亲水性

1.3影响TiO2表面亲水性的因素

1.3.1 紫外光照时间和强度

1.3.2 晶型

1.3.3 晶面

1.3.4 环境气氛

1.3.5 热处理

1.3.6 薄膜孔隙率

1.4 提高Ti02表面亲水性的方法

1.4.1 制备Ti02---SiO2复合膜

1.4.2 增强表面能氢键构成

1.4.3 热处理

1.5 亲水性的表征

1.6 溶胶凝胶法制备TiO2--SiO2复合膜

1.6.1 溶胶一凝胶法为基础的涂层法

1.6.2 溶胶一凝胶法的特点

1.6.3 溶胶-凝胶法的工艺过程

1.7 Ti02薄膜表面超亲水性应用

1.8 TiO2超亲水薄膜的研究现状及进展

1.9 本课题的研究内容

第二章 Si02-TiO2亲水薄膜的制备及性能分析

2.1 实验部分

2.1.1 实验药品与仪器

2.1.2 实验过程

2.2 结果与讨论

2.2.1 光致亲水性能分析

2.2.2 吸光性能分析

2.2.3 复合效果分析

2.2.4 薄膜表面微结构分析

2.2.5 附着力测试

2.2.6 能谱分析

2.3 小结

第三章 烧结方法对Si02-TiO2薄膜亲水性能的影响

3.1 实验部分

3.1.1 实验药品与仪器

3.1.2 实验过程

3.2 结果与讨论

3.2.1 光致亲水性能分析

3.2.2 吸光性能分析

3.2.3 表面微结构分析

3.2.4 红外测试分析

3.3 本章小结

第四章 Si02-TiO2混合溶胶胶凝过程的研究

4.1 实验部分

4.1.1 实验药品与仪器

4.1.2 实验过程

4.2 结果与讨论

4.2. lpH值对混合溶胶胶凝时间的影响

4.2.2 温度对混合溶胶胶凝时间的影响

4.2.3 胶凝过程动态光散射分析

4.2.4 接触角测试

4.3 小结

结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢