掺杂对纳米ZnO薄膜结构的影响

采用真空蒸发法和热氧化制备纳米ZnO薄膜,分析掺杂对薄膜结构的影响。实验发现,掺入一定比例的In,可以得到沿c轴择优取向的纳米ZnO薄膜,薄膜结晶度有所下降,影响薄膜沿c轴的择优取向。掺Sb可以得到沿c轴择优取向的纳米ZnO薄膜掺。Bi可以改善结晶度,获得强烈沿c轴的择优取向的薄膜。实验发现随In含量的增加,薄膜晶粒尺寸逐渐减小,随Sb含量的增加,晶粒尺寸逐渐增加,而Bi含量的变化对晶粒尺寸基本没有影响。     

掺杂对纳米ZnO粉末紫外-可见光吸收性能的影响

采用Fe，Cu，Mg掺杂合成纳米ZnO粉末．透射电镜照片表明：不同掺杂对ZnO形状、粒径和粒径分布影响不大，纳米ZnO和掺杂后的纳米ZnO粒径都在30～80nm之间，统计平均粒径为50nm．通过对不同掺杂的纳米ZnO的紫外-可见光吸收光谱的分析对比发现：掺杂改变了纳米ZnO微粉的吸收波长和透过率，掺杂后的纳米ZnO吸收带有明显的蓝移或红移现象．其中：掺杂Fe对纳米ZnO的影响最大，吸收波长从400nm蓝移到315nm，在315～700nm之间透过率从0．256％渐渐上升到4．872％；掺杂Mg则出现红移．吸收波长从400nm红移到500nm，在500～700nm之间透过率从0．221％上升到3．816％；而掺杂Cu的影响最小，仅有20nm的蓝移，在380～700nm之间，透过率从0．080％仅提高到1．471％．     

电子束蒸发沉积金属-TiO_2薄膜的结构和光学性质

采用电子束蒸发法在玻璃基底上制备了TiO2薄膜及Fe、Cu、Al掺杂TiO2膜,通过XRD、Raman光谱、XPS及AFM等测试手段研究了TiO2膜及金属-TiO2掺杂膜的结构、组成和形貌。金属掺杂量为1%,退火温度为773 K时,沉积得到的薄膜均为锐钛矿晶体结构的TiO2,掺杂金属的种类对薄膜的晶粒尺寸有一定的影响。采用紫外-可见分光光度计测试薄膜的吸收光谱,掺杂后TiO2的吸收带边发生改变,薄膜对可见光的吸收明显加强。光催化降解甲基橙实验表明,制备的TiO2薄膜及其金属掺杂膜具有一定的光催化活性,且Fe-TiO2膜的降解效率较高。     

氮掺杂对TiO_2薄膜光学性能的影响

目的研究氮掺杂对TiO2薄膜的折射率、透过率、吸收光谱和光学禁带宽度的影响,寻找最佳的掺N量,通过掺N来提高TiO2薄膜对可见光的敏感度。方法用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上,控制氩气和氮气的流量比,生长出不同氮含量的TiO2薄膜。结果适量地掺杂可以提高薄膜的折射率;氮掺杂的TiO2薄膜的光学吸收边发生了明显的红移现象;可见光吸收带中存在肩峰的根本原因是出现了新的氮的2p能级。结论通过适量的氮掺杂可以有效地减小TiO2薄膜的光学禁带宽度,从而提高TiO2薄膜对可见光的响应和太阳光的利用效率,拓宽了TiO2薄膜在太阳能电池、光催化降解及建筑材料等方面的应用。     

面向心血管应用的电子束蒸发氧化钛薄膜的特性——润湿性与血液相容性

用电子束蒸发的方法在钛盘上沉积氧化钛薄膜以检验其在心血管支架方面的应用.用接触角仪测定水滴在所制备氧化钛薄膜表面的接触角,随着沉积过程中氧气流量的增加,薄膜的接触角不断降低,经过热处理后薄膜的亲水性得到了增强.通过观察猪主动脉平滑肌细胞(PASMC)在样品表面的生长行为,研究薄膜的结构与细胞活性的关系.结果表明,覆有薄膜的钛盘具有更好的生物相容性,而沉积后的热处理能够进一步改善氧化钛薄膜的生物相容性.通过观察血小板的吸附行为研究薄膜的血液相容性,发现在所制备的氧化钛薄膜上吸附了极少的血小板.研究结果表明,用电子束蒸发制备的氧化钛薄膜能够用于心血管支架的表面改性.     

电子束蒸发沉积制备高度晶体取向的CeO2薄膜

为了得到CeO2为埋层的新型SOI(Silicon On Insulator)材料，采用电子束蒸发沉积及后期退火处理的方法制备得到了高度(111)、(311)晶体取向的CeO2薄膜，为进一步外延制备SOI材料打下了良好的基础。同时，从热力学角度就退火对CeO2薄膜晶体取向的影响机理进行了初步的探讨。由于CeO2(111)、(311)面为密排面和次密排面，在结晶化过程中所需克服的能垒最低和次低，所以，退火后形成了(111)、(311)结构的CeO2薄膜。     

掺氮可见光响应TiO2-xNx光催化薄膜的制备及性能初探

采用反应磁控溅射法在玻璃基片上制备N掺杂TiO2-xNx薄膜和纯TiO2薄膜,并且对两种薄膜样品分别进行了300、400和500℃的退火处理.采用X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光光度计(UV-Vis)对经过退火处理的样品进行了表征.结果表明:成功制备了N掺杂TiO2-xNx薄膜,部分N进入了TiO2薄膜晶格,并且以N-O键形式存在;N掺杂TiO2-xNx薄膜和纯TiO2薄膜相对比,晶型和表面形貌没有什么太大的区别,但通过紫外-可见光吸收谱图可以发现经过400℃退火处理的N掺杂TiO2-xNx薄膜吸收带边从纯TiO2薄膜的400 nm红移到455 nm.     

掺杂锡离子对纳米二氧化钛薄膜光催化性能的影响

采用溶胶一凝胶法在玻璃上制备了透明锐钛矿型纳米TiO2薄膜和金属锡离子掺杂的锐钛矿与金红石混晶型纳米TiO2薄膜,并利用 X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外一可见分光光度计对合成的薄膜进行表征.研究了掺杂锡离子对TiO2薄膜吸收光谱及光催化活性的影响,结果表明掺杂锡离子使得TiO2薄膜对入射光的吸收带边发生红移;适量掺杂锡离子能够显著的提高TiO2薄膜的光催化活性.并探讨了镀膜层数对薄膜光催化活性的影响,发现对于掺杂不同浓度锡离子的TiO2薄膜均有其对应的最佳膜层数.     

掺杂锡离子对纳米二氧化钛薄膜光催化性能的影响

采用溶胶一凝胶法在玻璃上制备了透明锐钛矿型纳米TiO2薄膜和金属锡离子掺杂的锐钛矿与金红石混晶型纳米TiO2薄膜,并利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外一可见分光光度计对合成的薄膜进行表征。研究了掺杂锡离子对TiO2薄膜吸收光谱及光催化活性的影响,结果表明掺杂锡离子使得TiO2薄膜对入射光的吸收带边发生红移;适量掺杂锡离子能够显著的提高TiO2薄膜的光催化活性。并探讨了镀膜层数对薄膜光催化活性的影响,发现对于掺杂不同浓度锡离子的TiO2薄膜均有其对应的最佳膜层数。     

过渡族金属掺杂ZnO薄膜的晶体结构和磁性研究

采用电子束蒸发法制备了过渡族金属(Fe、Co、Cu)掺杂ZnO薄膜.通过对样品薄膜的结构分析,研究了衬底温度以及Cu掺杂含量对薄结晶状况的影响,获得沿c轴高度择优取向的高质量ZnO薄膜.采用X射线衍射谱(XRD)分析样品结构,并对薄膜的晶粒结构、晶粒尺寸和表面形态进行讨论,认为400℃的衬底温度对硅衬底薄膜是合适的.通过对薄膜磁性能的分析和研究,得出一些有意义的结果:适量过渡金属离子Fe、Co掺杂的ZnO薄膜,在室温下具有铁磁性,而在此基础上掺入少量的Cu离子能改善薄膜的磁性能.     

CeO2包覆TiO2的XPS研究

利用光电子能谱ＸＰＳ研究ＣｅＯ２包覆ＴｉＯ２后氧化还原性能。ＴＥＭ照片证明实验中制备出包覆材料：Ｃｅ３ｄ谱线说明加入ＴｉＯ２后ＣｅＯ２非常容易还原,吸氧时它能够再氧化。     

Co^2＋掺杂和Co^2＋-Ni^2＋共掺杂对TiO_2光催化性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了掺杂钴离子和钴、镍离子共掺杂的复合纳米粒子二氧化钛光催化剂,以甲基橙的脱色降解为探针反应,评价了光催化剂的光催化活性,研究了不同掺杂量以及掺杂粒子不同时,对光催化剂催化性能的影响。结果表明：当钴的掺杂量在0.2%时,光催化剂的活性最佳,而钴镍共掺杂的掺杂量在0.4%时,光催化剂的活性最好,且钴掺杂的催化活性比钴镍掺杂的更有效。     

pH值对硅掺杂TiO2薄膜光电化学性能的影响

以Ti-Si镶嵌靶采用直流反应磁控溅射法制备了Si掺杂TiO2薄膜(Si-TiO2).通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)及紫外-可见光吸收光谱对样品进行了表征,研究了薄膜样品在不同pH值的电解液中的光电化学性能.XPS结果表明,Si-TiO2中存在Ti-O-Si键,表明Si原子以掺杂形式进入TiO2晶格;与纯TiO2相比,Si-TiO2的表面颗粒尺寸有所增大,光学吸收带边发生红移.在pH值为1～13的电解液中,Si-TiO2薄膜相比纯TiO2薄膜的光电化学响应提高.碱性电解液尤其是pH值大于12时能够进一步提高Si-TiO2薄膜的光电化学性能,而酸性电解液则比较难以使样品的光电化学性能得到提高.     

CeO_2涂层薄膜的制备

采用化学溶液沉积（CSD）法,在Ni基带上制备高性能CeO2涂层。研究了前驱液性质、前驱膜的热处理问题,通过溶液干凝胶粉末的热分解过程,用XRD分析了薄膜物相,并用红外分析来验证,确定了前驱膜的烧结温度范围。用视频光学接触角量仪验证了溶液和基底具有良好的浸润性。     

制备CeO2纳米涂层的重复性研究

用MOD法制备CeO2纳米涂层薄膜,研究和分析了CeO2薄膜的成相重复性和表面重复性,得出了1 000℃为最佳烧结温度、烧结气氛中氧元素的摩尔百分含量为0.01%的条件;研究了不同烧结工艺对CeO2薄膜表面形貌的影响,发现随着烧结温度的提高和时间的延长,薄膜的晶粒增大,表面起伏增大,表面粗糙度也随之增大,60 min为最佳保温时间;前驱溶液的浓度也会影响薄膜的致密性,浓度过大会使薄膜出现孔洞。     

热处理温度对TiO2光催化膜性能的影响

用溶胶凝胶法在玻璃纤维网上制备TiO2膜,采用热重仪/差式扫描量热仪(TG/DSC)、负载量测定、X射线仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段,较为系统地描述了不同热处理温度条件下膜的形貌特点和结构特征;以光催化降解水中苯酚作为探针反应,考察了热处理温度对催化剂降解活性的影响.结果表明,在所采用的焙烧温度范围(350,400,450,500 ℃),500 ℃时锐钛矿TiO2的含量达到最高,晶粒达到最大.随热处理温度的升高,膜催化剂的单层负载量逐渐增大,膜催化剂降解水中苯酚的能力逐渐提高.当苯酚初始质量浓度为2 mg·L-1,反应2 h,4个焙烧温度条件下制得的TiO2膜催化剂对苯酚的去除率都可达90%以上.     

CeO2在Al2O3及TiO2载体上的分散

采用等体积浸渍法制备了CeO2/Al2O3、CeO2/TiO2复合氧化物载体。应用X-射线粉末衍射（XRD）、比表面积测定、激光Raman光谱、扫描电子显微镜（SEM）等技术研究了CeO2在Al2O3及TiO2载体上的分散状态。结果显示：对CeO2/Al2O3，CeO2主要存在于Al2O3表面，晶粒小、分散性好；而对CeO2/TiO2，大部分CeO2以体相形式与TiO2共存，晶粒大、分散性也差。此外，也没有发现TiO2由锐钛矿向金红石的晶相变化。CeO2/Al2O3具有比Ce/TiO2更大的比表面积，更适合用于催化剂的载体。     

射频磁控溅射法制备TiO2-x薄膜及其光响应的研究

用射频反应磁控溅射法，250℃时在石英玻璃片上沉积TiO2-x薄膜，用XRD、SEM、XPS、UV-Vis等对其进行表征．结果表明：未经热处理的薄膜呈锐钛矿型，薄膜表面粗糙，粒径约为30nm的小晶粒聚集在一起，形成一个个“小层”，层层错叠；经600℃保温2h热处理的薄膜呈金红石型，晶粒较大，孔隙变大．XPS分析发现：未经热处理的薄膜表面存在着20％的三价钛，有与之相对应的较多的氧空位；经600℃在空气中热处理后，三价钛减少到8％，同时氧空位减少．UV-Vis吸收表明，氧空位的存在有利于TiO2-x的吸收边向可见光波段移动．     

锌掺杂对纳米TiO2光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛和锌掺杂二氧化钛光催化剂，傅立叶变换红外光谱表征结果显示，随着焙烧温度升高，红外吸收峰进一步分裂；热重分析结果表明，掺锌后粒子表面对水的吸附能力增强；X射线衍射分析和Scherrer公式计算结果表明，随着温度的升高TiO2粒子半径增长加速，其结果与电子扫描显微镜和BET比表面积表征结果一致；光催化降解亚甲基蓝实验结果表明，掺锌2％(质量分数)的二氧化钛催化剂在530℃焙烧后催化活性最高。     

Anti-UV Capability of Rare Earth Doping TiO2

The sol-gel process is used in the preparation of nanostructure materials with Ti（OC4H9）4 as precursor in the start materials. TiO2 gelatin is obtained through hydrolysis and condensation process. Rare earth such as La2O3, CeO2, Eu2O3 and Gd2O3 are introduced into the nanostructure TiO2 to improve the anti-UV capacity. The phase structure of pure TiO2 and doped TiO2 and their anti- UV capacity are studied by means of XRD and UPF. The optimum doping and heat treatment temperature are chosen.