納米結(jié)構(gòu)TiO2薄膜的制備及其超親水自清潔特性研究.pdf

1、本論文首先綜述了自清潔功能表面的研究現(xiàn)狀,評述了自清潔功能表面的研究意義、自清潔功能表面的兩種極端潤濕狀態(tài)即超疏水和超親水的理論依據(jù)以及自清潔功能表面的一般制備方法;接著分析了前人關(guān)于 TiO2超親水自清潔功能表面的研究進展和存在的問題;在此基礎(chǔ)上,著重以“納米結(jié)構(gòu)TiO2薄膜的制備及其超親水自清潔特性研究”為題,總結(jié)了筆者在攻讀碩士期間所做的主要的研究工作和研究結(jié)果:
　　(1)利用溶膠-凝膠法在玻璃基底上旋涂 SiO2和摻有聚

2、乙二醇(PEG)的TiO2-PEG2000溶膠,再通過退火處理制備了TiO2/SiO2雙層多孔薄膜。利用SEM, AFM,紫外可見分光光度計,橢圓偏振儀和接觸角測試儀對樣品的形貌、透過率、接觸角以及防霧特性進行了研究。結(jié)果表明:先后旋涂SiO2、TiO2-PEG2000溶膠后,經(jīng)退火處理可以得到多孔TiO2/SiO2雙層薄膜。當PEG2000的含量為0.5 wt％時,多孔雙層膜的表面出現(xiàn)有序的孔結(jié)構(gòu),孔徑分布均勻,平均粗糙度達到最大值;

3、這種多孔TiO2/SiO2膜毋需紫外光照射,其表面與水滴的接觸角在0.16s的時間內(nèi)即可降低到5°以下,且表現(xiàn)出良好的防霧特性;更為重要的是,該雙層膜的透過率高達92.5%,在可見光下超親水特性和自清潔效應(yīng)具有很好的穩(wěn)定性。
　　(2)利用溶膠-凝膠法,直接在玻璃基底上旋涂 TiO2溶膠,經(jīng)不同溫度退火處理,制備了TiO2納米顆粒膜。分別利用FE-SEM、XRD技術(shù)和接觸角測試儀分別對其形貌特征、晶相結(jié)構(gòu)和潤濕特性做了研究。結(jié)果表

4、明:未經(jīng)退火的TiO2膜結(jié)構(gòu)為無定形,其銳鈦礦相轉(zhuǎn)變溫度為450℃,且隨著溫度從450℃升高到550℃,晶粒尺寸從9nm增大到25nm。同時,膜的孔隙率從42%降低到27%。樣品的形貌結(jié)構(gòu)隨退火溫度從400℃起,由平坦逐漸變?yōu)榧{米顆粒膜,且與水滴的接觸角在可見光下0.375s內(nèi)減小到0°,表現(xiàn)出良好的超親水特性。將其放置在實驗室環(huán)境中一個月后,其接觸角略有增加,但仍然保持良好的超親水特性。這說明,我們用簡便方法制備的這種 TiO2納米顆