具有多功能复合特性的纳米镀膜玻璃的研究
人口急剧膨胀、资源能源极度短缺和环境持续恶化已经是人类面临的三大问题,它已经对社会的可持续发展和人类自身的长期发展造成严重的威胁。这就要求材料产业的发展走向节约资源利用、减少能源消耗及与环境和谐共处的道路。TiO2正是满足此要求的一种重要“生态环境材料”。<br>   TiO2具有超亲水超亲油双亲特性,可以起到防雨雾作用;同时TiO2具有很好的光催化性,能够分解有毒有机物,被广泛用来处理水中污染物及空气污染。也可以用于墙壁、饮水机及室内家具表面,起到杀菌除臭的功效。因此,将TiO2这种功能材料与玻璃进行复合可制备成防雨雾自清洁玻璃。此外...
人口急剧膨胀、资源能源极度短缺和环境持续恶化已经是人类面临的三大问题,它已经对社会的可持续发展和人类自身的长期发展造成严重的威胁。这就要求材料产业的发展走向节约资源利用、减少能源消耗及与环境和谐共处的道路。TiO2正是满足此要求的一种重要“生态环境材料”。
   TiO2具有超亲水超亲油双亲特性,可以起到防雨雾作用;同时TiO2具有很好的光催化性,能够分解有毒有机物,被广泛用来处理水中污染物及空气污染。也可以用于墙壁、饮水机及室内家具表面,起到杀菌除臭的功效。因此,将TiO2这种功能材料与玻璃进行复合可制备成防雨雾自清洁玻璃。此外,由于TiO2对光的折射率较大,与Ag、Cr等高反射率金属薄膜复合后可以有效降低中远红外和紫外光的透过率,从而可制备的低辐射玻璃,以获得冬暖夏凉的室内环境。
   本论文首先详细研究了磁控溅射法制备TiO2薄膜的工艺过程,讨论了各工艺参数对TiO2薄膜光催化性能的影响。通过XRD分析可知,当溅射气压过低,氧气供应不足不能产生TiO2而是产生TiO、Ti2O3等物质。在溅射气压为1.0Pa时能够产生具有很好的光催化效果的锐钛矿TiO2;当氧分压过高,氧空位浓度相应下降,从而降低TiO2的光催化效果。实验发现,当氧分压为0.2时TiO2的光催化效果最好;同时,热处理可以提高TiO2的结晶程度,从而能够有效地提高TiO2的光催化效果;适当地增加基片温度可以提高TiO2的结晶程度,有利于TiO2光催化性的提高,但如果温度过高则可能造成TiO2颗粒增大,透过率阀值蓝移,从而影响TiO2的光催化性,研究表明,当基片温度为300oC时,TiO2的光催化性最好。
   接下来研究了磁控溅射法制备TiO2/SiO2防雨雾自清洁功能薄膜的工艺过程,在固定TiO2制备工艺的基础上,讨论了SiO2不同制备工艺对复合功能薄膜光催化与亲水性的影响。通过接触角测量仪,知道在TiO2表面添加一层SiO2后,水与玻璃的接触角为零,水滴能够快速的铺展开来,膜层的亲水性大幅度地提高,从而具有很好的防雨雾性能;另外当氧分压较高时,膜层在拥有超亲水性的同时具有较高的光催化性,因此拥有不错的自清洁功能。为了进一步提高复合膜的光催化性,我们尝试在玻璃表面利用磁控溅射法、阳极氧化法制备TiO2纳米管。通过光催化测试知道,TiO2纳米管可以大幅度地提高TiO2的光催化性。同时还做了些TiO2纳米管的改性实验,实验表明,添加Bi2S3后TiO2纳米管的光催化性有一定程度的提高,三个小时后降解率便可达到70.5%。
   最后介绍了低辐射膜的研究情况,通过光谱分析与隔热测试实验,了解到当TiO2为54nm、Ag为13nm、Si3N4为53nm左右时低辐射膜具有很好的低辐射特性,在2500nm处透过率低于10%;了解到金属Ag层、过渡层Ti需要在低温下镀制,而且过渡层既可以促进银颗粒尽快的连接起来又可以使Ag在高温时免受腐蚀,是必不可少的一层;过渡层可以是NiCrOx也可以是NiCr,它们的差别不大。
展开
作者: 仝大利
学科专业: 材料工程
授予学位: 硕士
学位授予单位: 华中科技大学
导师姓名: 朱文
学位年度: 2011
语 种: chi
分类号: TG146.23 TQ171.738
在线出版日期: 2012年4月26日