O2与TiO2复合纳米材料的制备及光催化性能.pdf

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1、第2 4 卷第2 期2 0 0 9 年3 月无机材料学报J o u r n a lo fI n o r g a n i cM a t e r i a l sV 0 1 2 4 N o 2M a r，2 0 0 9文章编号：1 0 0 0-3 2 4 X(2 0 0 9)0 2-0 2 2 9-0 5D O I：1 0 3 7 2 4 S P J 1 0 7 7 2 0 0 9 0 0 2 2 9多孑LS i 0 2 与T i 0 2 复合纳米材料的制备及光催化性能康传红，郭桐，井立强，崔虎成，周佳，付宏刚(黑龙江大学化学化工与材料学院物理化学实验室，哈2-滨1 5 0 0 8 0)摘要：在溶胶

2、一水热法所合成的锐钛矿相T i O：纳米品基础卜，利用模板剂调制的S i O：溶胶进一步合成r 多孔S i O：与T i O，复合纳米粒子重点研究了复合S i O：对纳米锐钛矿相T i O：热稳定性及光催化活性的影响结果表明，复合S i O：提高r 纳米锐钛矿相7 F i O：的热稳定性，经过9 0 0 热处瑚后的7 r i o：仍然具有以锐钛矿相为主的相组成在光催化降解罗丹明B 实验过程中，经过高温热处理的复合纳米材料表现出优于D e g u s s aI 2 57 l i O：的活性，这主要与其锐钛矿相结晶度提高和具有较大比表而积等有关关键词：T i 0 2；多孑LS i 0 2；复合纳米

3、材料；光催化中图分类号：0 6 4 3文献标识码：AP r e p a r a t i o no fP o r o u sS i 0 2-T i 0 2N a n o c o m p o s i t e sa n dT h e i rP h o t o c a t a l y t i cA c t i v i t yK A N GC h u a n H o n g，G U OT o n g，J I N GL i Q i a n g，C U lH u C h e n g，Z H O UJ i a，F UH o n g G a n g(T h eL a b o r a t o r yo fP h

4、y s i c a lC h e m i s t r y，S c h o o lo fC h e m i s t r ya n dM a t e r i a l sS c i e n c e，H e i l o n g j i a n gU n i v e r s i t y，H a r b i n15 0 0 8 0，C h i n a)A b s t r a c t：P o r o u sS i 0 2-T i 0 2n a n o c o m p o s i t e sw e r es y n t h e s i z e db yu t i l i z i n gT i 0 2n a n

5、 o p a r t i l c e so b t a i n e db yas o l g e lm e t h o d，f o l l o w e db ya ni m p r e g n a t i o np r o c e s sw i t h F 12 7m o d i f i e dS i 0 2s 0 1 T h er e s u l t i n gs a m p l e sw e r ec h a r a c t e r i z e db yX R D，B E T，T E M，N 2a d s o r p t i o n d e s o r p t i o n，U V V i

6、sD R Ss p e c t r aa n dV I 一I Rs p e c-t r a，a n dt h e i rp h o t o c a t a l y t i ca c t i v i t i e sw e r ea l s oe v a l u a t e db yd e g r a d i n gR h Bs o l u t i o nu n d e ri l l u m i n a t i o n F h ee f f e c t s o ft h eS i 0 2o nt h et h e r m a ls t a b i l i t ya n dp h o t o c a

7、 t a l y t i ca c t i v i t yo fa n a t a s en a n o p a r t i c l e sw e r em a i n l yi n v e s t i g a t e d T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eS i 0 2c a ng r e a t l ye n h a n c et h et h e r m a ls t a b i l i t yo fT i 0 2c r y s t a l l i t i e s，e v e nh a v i n gap r i n c i p a la n a

8、t a s ep h a s ec o m p o s i t i o na f t e rh e a t t r e a t e da t9 0 0。C，a n dm a k eT i 0 2m a i n t a i nas m a l le r y s t a l l i t es i z e T h el a r g es u r f a c ea r e ao ft h er e s u l t i n gS i O，T i O，n a n o c o m p o s i t e si Sa t t r i b u t e dt ot h es m ,d lc r y s t a l

9、 l i t es i z ea n dp o r o u sS i 0 2 D u r i n gt h ep r o c e s s e so fp h o t o c a t a l y t i cd e g r a d a t i o nR h B，a l lt h ea s p r e p a r e dS i 0 2 T i 0 2n a n o c o m p o s i t e sb yt h e r m a lt r e a t m e n ta th i g ht e m p e r a t u r ee x h i b i th i g h e ra c t i v i

10、t yt h a nD e g u s s aP 一2 5T i 0 2 T h eh i g ha c t i v i t yi sa t t r i b u t e dt ot h eh i g ha n a t a s ee r y s t a l l i n i t ya n dt h el a r g es u r f a c ea r e a K e yw o r d s：T i 0 2；p o r o u sS i 0 2；n a n o c o m p o s i t e；p h o t o c a t ,d y s i s纳米r i O，是一种莆要的无机半导体功能材料，具有独

11、特的催化、电学、光学以及光化学等性能而引起人们广泛的关注。|，又由于其稳定的化学性质、强氧化还原性、抗光腐蚀性、无毒、成本低等优点而成为比较理想的光催化剂之一H 引T i O：光催化氧化技术有望成为新一代的高效、节能、环保的污染物防治技术 J，但因其带隙能(3 2 e V)较高而导致对太阳能利用率较低，并且自身量子效率较低，从而限制rT i O：光催化氧化技术的实用化除此以外大比表面积的纳收稿日期：基金项目：作者简介：米T i O，光催化剂往往对应着较低的锐钛矿相结晶度，限制了光催化活性的提高因此，研发具有高结晶度和大比表面积的纳米锐钛矿相T i O：光催化剂非常有意义，其活性有望得到显著改善

12、利用与S i O：复合9J，或者通过负载在介孔S B A 一1 5S i O：圳上，可提高纳米T i O：的光催化活性，其活性提高主要与比表面积增加有关，而活性却很难超过D e g u s s aP 2 5 但是，通过利用S i O：溶胶后续处理T i O：纳米晶而设计合成复合纳米光催化剂的研究很2 0 0 8-0 6-0 3，收到修改稿日期：2 0 0 8-0 8-2 3国家自然科学挂金(2 0 5 0 1 0 0 7)；教育部新1 址纪优秀人才支持计划(N C E T 0 7 0 2 5 9)；教育部重点项目(2 0 7 0 2 7)；黑龙江省杰出青年基金(J(2 0 0 7 0 1)康传

13、红(1 9 6 6 一)，博J：研究生，教授通讯联系人：井立强教授E m a i l：J i n g l q h l j a e d u c a万方数据2 3 0无机材料学报第2 4 卷少报道而多孔结构的存在不仅有利于比表面积的增加，而且也有利于T i O：光学吸收T i O：锐钛矿向金红石相转变是由团聚的锐钛矿粒子内部界面开始的，随着热处理温度升高，逐渐从内部向外部扩展，直至表面因此表面S i O，的存在可能阻碍锐钛矿纳米晶的团聚，进而提高其相转变温度在本研究中，主要基于纳米锐钛矿T i O：的相变机制，通过多孔S i O：的表面修饰而实现高结晶度、大比表面积的高活性纳米T i O：光催化剂

14、的设计合成1实验部分1 1 材料合成首先，通过溶胶一水热法合成了T i O：纳米粒子”J 在剧烈搅拌下将5 m 1 钛酸四丁酯和5 m L 无水乙醇的均匀混合液缓慢地滴加到2 0 m L 无水乙醇、5 m I 水和l m L 浓硝酸的混合液中进行水解，再继续搅拌1 h 后，呵得到淡黄色的T i O：溶胶将3 0 m L 溶胶转移至聚叫氟乙烯内衬的高压反应釜中，在1 6 0 下水热6 h，自然冷却至室温，并倒掉上层清液即得到淡黄色的膏状T i O：接着将膏状T i O：在1 0 0 下于燥并在5 5 0 下培烧2 h，研磨后得到的纳米T i O：粉末分别标记为T 1 0 0 和T 5 5 0 其

15、次，以F 一1 2 7 为非离子表面活性剂，正硅酸乙酯为硅源，制得介孔S B A 一1 6S i O：前驱溶胶引，这将使S i O：具有多孔结构按照正硅酸乙酯、F 1 2 7、H C I、H，O 和无水乙醇的摩尔比为1：7 1 4 1 0 1：3 1 0 叱2 8：(2 1 7 4 4 3 4 8)混合，在7 0 条件下搅拌l h 后即可得到溶胶最后，将与T i O：质量百分比为2 的S i O：溶胶加入到淡黄色的膏状T i O：中，搅拌1 h 后，在7 0 恒温条件下将水分蒸干，然后在1 0 0 0 C 下干燥最后分别在7 0 0、8 0 0 和9 0 0 0 C 条件下焙烧2 h，即可得到

16、S i O：T i O：复合纳米材料，分别标记为S T 7 0 0、S T 8 0 0 和S 1 9 0 0 1 2 材料表征使用日本理学公司生产的D m a x 一B 型x 射线衍射仪对样品的晶相组成等进行测试，测试条件为：C u K a(A=1 5 4 0 6 A)，管电压4 0 k V，管电流3 0 m A；利用中国生产的S T-2 0 0 0 型比表面积测定仪对样品的比表面积进行测试；利用M i c r o m e r i t i c sA S A P2 0 2 0 M系统测试样品的氮气吸附脱附等温线及B a r r e t t J o y n e r H a l e n d a(B

17、J H)孔径分布；利用美国P E 公司生产的S p e c t r u mO n e 型傅立叶变换红外光谱仪记录样品的红外光谱；采用日本岛津U V-2 5 5 0 型紫外可见光谱仪对样品进行丫漫反射光谱测试，并用B a S O。作为参考1 3 光催化性能测试以罗丹明B 的光催化降解实验来评估T i O：样品的光催化活性，未检测降解的中间产物，方法见文献 1 3 光催化降解实验是在1 0 0 m l。的玻璃烧杯中进行的光源为1 5 0W 氙灯，反应器距光源1 0 c m，反应物罗丹明B 的起始浓度为1 0m g L 在5 0 m L 罗丹明B 水溶液中加入0 1 9 样品后，在搅拌条件下暗光保持

18、2 5 m i n 后，开始光照计时，或暗光计时，1 h 后分别取样，离心处理，然后利用日本岛津U V-2 5 5 0 型紫外光谱仪分析两种情况下溶液中罗丹明B 的浓度引用以下公式计算光催化降解率：刀=(C o C。)一(c。一C。)C o=(c。一C。)c o，其中叼为光催化降解率，c o、C。和C。分别为原始的、光照l h 后的和暗光吸附1 h 后的罗丹明B 水溶液的浓度已扣除了暗吸附对光催化降解的影响2 结果与讨论2 1晶相组成、形态和比表面积在2 0=2 5 2 8 0、2 7 4。处的衍射峰为锐钛矿相(1 0 1)面和金红石相(1 1 0)面的特征峰利用锐钛矿和金红石相的质量【大l

19、子比值(1 2 6 5)和谢乐公式以及特征衍射峰强度，可估算晶相组成和微晶尺寸4|图1 是不同样品的X R D 图谱，而相应的晶相组成和微晶尺寸等列在表1 从图订I 见，1 0 0 干燥过的7 r i O：为锐钛矿相，衍射峰强度较弱，半高宽值较大，表明结晶度较差当热处理温度为5 5 0 时，锐钛矿相(1 0 1)面衍射峰强度增强，半高宽值减小，说明结晶逐渐完好、微晶逐渐长大，并日伴有少量金红石相与T i O，相比，S i O，T i O：复合纳米材料有着较高的锐钛矿相热稳定性随着热处理温度升高，样品锐钛矿相的结晶度逐渐增强在较高温度(5 5 0 0 C)热处理的样品主要是锐钛矿相，甚至在9 0

20、 0。C 下仍然含有9 4 7 的锐钛矿相这允分说明S i O：复合能够图1 不同样晶的X R D 图谱F i g 1X R Dp a t t e r n so fd i f f e r e n ts a m p l e s万方数据第2 期康传红，等：多孔S i O：与T i O：复合纳米材料的制备及光催化性能2 3 l显著地抑制T i O，由锐钛矿向金红石相的转变此外，在2 0=3 1。处有一微弱衍射峰，这个峰归属于板钛矿相，说明锐钛矿、金红石和板钛矿三相共存，而这种三相混合的结构有町能提高样品的光催化活性J 由表1 可知，随着热处理温度升高，锐钛矿微晶尺寸变化较小，说明S i O：表面复合

21、抑制r 锐钛矿微晶长大从图2 可见，复合纳米粒子表现出大约为3 0 5 0 n m 的粒子尺寸，而单个粒子是由多个粒径约为5 n m 的小粒子聚集而成的，并表现出一定的多孔特征小粒子的聚集是S i O：使T i O：微晶胶连在一起的结果图3 是样品S T 8 0 0 的氮气吸附一脱附等温线和B J H 孔径分布曲线，可见此样品表现出一定的介孔吸附特性说明在纳米T i O，表面的S i O，上存在尺寸约为2 5 n m 的介孔，而尺寸为7 5 n m 的介孔是由复合纳米粒子堆积而引起的小的微晶尺寸和S i O：的多孔结构使样品具有大的比表面积，经过8 0 0 热处理后的样品比表面积仍然保持6 0

22、 m 2 g。1 以上但是9 0 0。C 热处理后的样品，比表面积明显下降，这可能是因为粒子长大，表面S i O：的孔结构塌陷等造成的2 2 锐钛矿相热稳定性提高机制从图4 町以看出，所有样品在小于4 0 0 n m 范围内表现出较强的光学吸收，这主要是由于T i O：的带跃迁引起的引随着热处理温度升高，S i O：一T i O：样品光谱吸收带发生红移，但红移幅度较小，这主要是囚为表1不同样品的X R D 数据和比表面积T a b l e 1X R Dd a t aa n dB E Ts u r f a c ea r e ao fd i f f e r e n ts a m p l e s图2

23、 样品S T 7 0 0 的T E M 照片F i g 2T E Mi m a g eo fs a m p l eS T 7 0 0f挚g蔷g三oR e l m i v ep r e s s u r e 螺|P 心图3 样品S T 8 0 0 的氮气吸附一脱附等温线和B J H 孔径分布曲线F i g 3N 2a b s o r p t i o ni s o t h e r m sa n dt h ec o r r e s p o n d i n gB J Hp o r es i z ed i s t r i b u t i o nc u r v eo ft h es a m p l eS T

24、 8 0 0随着温度升高微晶长大缓慢和金红石相量变化较小另外，样品T 5 5 0 与S T 9 0 0 的光学吸收曲线几乎重叠，这主要与它们具有类似的相组成有关，同时也说明S i O：复合显著地提高了锐钛矿相的热稳定性图5 为样品T 5 5 0 和S T 7 0 0 的I R 光谱图在4 0 08 0 0 c m l 处的I R 吸收带是由T i O，中的T i O 键振动引起的约在1 6 3 0 和3 3 4 0 c m l 处出现的I R 峰为表面O H 基团和样品表面吸附水的振动峰卜1 9 j 理论上可以把T i O：和S i O：之间的相互作用分为两种形式：物理吸附(弱的V a n d

25、 e rw a a l s 力)和化学键结合(T i O S i 键的形成)一般认为红外光谱中9 3 0 9 7 0 c m l 的I R 吸收可以归属为T i O S i 键的伸缩振动特征吸收峰j，但在图5 中却没有出现此类吸收峰，说明T i O：和S i O：之间没有发生化学键合作用约在1 0 5 0 c m l 处的I R 吸收带是由S i O：中s i O s i 键振动而引起的，这与利用溶胶一凝胶技术而制备的S i O：一T i O：复合纳米粒子的结果是一致的皿结合T E M 结果，说明S i O，已经复合在纳米T i O：的表面值得注意的是，经过7 0 0 热处理的复合纳米样品仍然

26、具有一定量的表面羟基，这是有利于光催化反应的摹它量8写：謇否图4 不同样品的漫反射光谱F i g 4D R Ss p e c t r ao fd i f f e r e n ts a m p l e s万方数据2 3 2无机材料学报第2 4 卷图5T 5 5 0 和S T 7 0 0 样品的红外光谱图F i g 5I Rs p e c t r ao ft h es a m p l e sT 5 5 0a n dS T 7 0 0此外，在1 4 0 0 c m 叫处的I R 吸收峰是由稀释剂溴化钾引起的根据缺陷促进相变机制，可通过引入杂质来改变T i O：的相转变温度例如，引入C u O 可以促

27、进相转变，而引入N b。O，却町以抑制相转变，这些可以分别从增加和减少氧空位缺陷量的角度来解释心引磷酸和硫酸等的引入能够明显地提高锐钛矿的热稳定性，主要是因为二者通过二齿鳌合能够稳定地与T i O：连接，从而在热处理过程中有效地抑制表面离子传输口3|T i O：与S i O：之间的化学键合作用也能够阻止离子传输与扩散，从而提高T i O：相转变温度 而在本实验中，S i O：与T i O：之间是物理结合的但是，既然T i O：锐钛矿向金红石的相转变是由团聚的锐钛矿粒子内部界面开始的川，这样可以推测多孔S i O，的存在可能阻碍了锐钛矿相T i O：纳米晶的聚集、接触，并抑制微晶的生长，进而提高

28、了T i O：的相转变温度，并有利于保持较大的比表面积2 3 光催化活性评估图6 反映r 光催化降解罗丹明B 水溶液过程中不同样品的光催化活性从图中可以看出样品T 1 0 0表现出一定的光催化活性，当热处理温度为5 5 0 时，T i O：的光催化活性有所提高，这与锐钛矿的结晶度提高和混晶相组成有关【5 值得注意的是，经过高温热处理的S i O：一T i O：复合纳米材料均表现出超过D e g u s s aP 1 2 5 的光催化活性鉴于前面表征结果，可从两方面解释S i O，T i O，样品高的光催化活性，一是高的锐钛矿热稳定性，所获得的复合纳米材料具有高的锐钛矿结晶度，从而有利于光生电荷

29、分离同时两相、甚至三相的混晶相组成也是有利于电荷的分离；二是大的比表面积有利于污染物的吸附小的粒径尺寸也有助于光生空穴保持较高的氧化能力此外，高温热处理后仍然保持一定量的表面羟基，这也有利于对光生空穴的捕获，进一步产生羟基自由基而促进光催化反应9 0 0。C 热处理图6 不同样品的R h B 光催化降解率F i g 6P h o t o e a t a l y t i cd e g r a d a t i o nr a t eo fR h o d a m i n eBo fd i f f e r e n ts a m p l e s的样品光催化活性比8 0 0。C 的有所降低，主要是由于9 0

30、 0 0 C 处理的样品比表面积硅著下降导致的为了进一步提高锐钛矿纳米晶的热稳定性，可以进一步提高复合S i O：的用量，不过初步实验结果表明，复合纳米材料的光催化活性并没有显著提高，甚至下降这主要是因为太多的多孔S i O，的存在可能影响样品中T i O：对光的有效吸收及对有机污染物的直接吸附3结论通过多孑LS i O：的表面复合，实现了高活性纳米T i O：光催化剂的没计合成复合纳米粒子光催化活性高主要j 其高的锐钛矿相热稳定性和大的比表面积有关复合在纳米锐钛矿相T i O：表面的多孔S i O：有效地抑制了T i O，纳米晶的直接接触，进而硅著提高了锐钛矿相的热稳定性而热稳定性的提高有利

31、于纳米T i O，的晶化，从而有利于光生电荷分离小的T i O：微晶尺寸和多孔的S i O：使复合纳米粒子表现出较大的比表面积此外，经过高温热处理的复合纳米样品仍然含有一定量的表面羟基，这也有利于光催化反应进行参考文献：1 F u j i s h i m aA，H o n d aK N a t u r e，1 9 7 2，2 3 8(5 3 5 8)：3 7-3 8 2 F o xMA，D u l a yMT C h e m R e v，1 9 9 3，9 3(1)：3 4 1-3 6 7 3 H o f f m a n nMR，M a r t i nST，C h o iWY，e ta 1 C

32、 h e m R e v，1 9 9 5。9 5(1)：6 9-9 6 4 P m d e nAL，O l l i sDF 上C a t a，1 9 8 3，8 2(2)：4 1 8-4 2 3 5 井立强，孙志华。王百齐，等(J I N GL i Q i a n g。e ta)无机材料学报(J o u r n a lo f I n o r g a n i cM a t e r i a l s)。2 0 0 5，2 0(4)：7 8 9-7 9 4 6 C a r p0，H u i s m a nCL，R e l i e rA 上S o l i dS t a t eC h e m，2 0 0

33、4，3 2(1-2)：3 3 1 7 7 7 “n s e b i 寸e rLA，L uG，Y a t e sJT 上A m C h e m S o c，1 9 9 5，9 5(3)：7 2 5-7 5 8 莲卫巴IIo=勺墨Mo口II甾莲8Il鲁一旨基-I卜万方数据第2 期康传红，等：多孔S i O：与T i O：复合纳米材料的制备及光催化性能2 3 3 8(9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 蒲乇英，方建章，彭峰，等无机化学，2 0 0 7，2 3(6)：1 0 4 5-1 0 5 0 H uC，W a n gYZ。T a n gHX A p p l C a t a LB，

34、2 0 0 1，3 0(3 4)：2 7 7-2 8 5 Y a n gl。Z h a n gj，Z h uL。e ta Lj H a z a r M a t e r，2 0 0 6，1 1 1 3 7(2)：9 5 2-9 5 8 Z h a n gJ。UM。F e n gZ，e l0 2 上P h y s C h e m，B，2 0 0 6，1 1 0(2)：9 2 7-9 3 5 S h iKY。C h iYJ，Y uHT，e ta 1 上P h y s C h e m B，2 0 0 5，1 0 9(7)：2 5 4 6-2 5 5 1 L iSD J i n gLQ，F uW，e t

35、a 1 M a t e r R e s B u l l，2 0 0 7，4 2(2)：2 0 3-2 1 2 Z h a n gQH，G a nL，G u oJK A p p LC a t a l B，2 0 0 0，2 6(3)：2 0 7 2 1 5 G a oX，W a c h sIE 上P h y s C h e m B，2 0 0 0，1 0 4(6)：1 2 6 1 1 2 6 8 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 J i n gL Q F uHG。W a n gBQ，e ta 1 A p p l C a t a l B，2 0 0 6，6 2

36、(3 4)：2 8 2-2 9 1 R u b i oJ O t e oJL，V i l l e g a sM 上M a t e r 鼽，1 9 9 7，3 2(7)：6 4 3 6 5 2 C h e n gP Q i uJ。G uM M a t e r L e t t，2 0 0 4，韶(2 9)：3 7 5 1-3 7 5 5 L e eDW I h mSK，L e eKH C h e m M a t e r，2 0 0 5，1 7(1 7)：4 4 6 1 4 4 6 7 C h e n gP，Z h e n gM，J i nY，e ta LM a t e r L e t t，2 0

37、0 3。5 7(2 0)：2 9 8 9-2 9 9 4 J u n gKY，P a r kSB A p p l C a t a l B，2 0 0 0，2 5(4)：2 4 9-2 5 6 S h a n n o nRD，P a s kJA 上A m C e r a m S o c，1 9 6 5，稻(1)：3 9 1 3 9 6 C r i a d oJ，R e a lC 工C h e m S o c，F a r a d a yT r a n s。1 9 8 3，7 9(1 0)：2 7 6 5-2 7 6 9 H i r a n oM，O t aK，1 w a t aH C h e m

38、M a t e r，2 0 0 4，1 6(1 9)：3 7 2 5 3 7 3 2 万方数据多孔SiO2与TiO2复合纳米材料的制备及光催化性能多孔SiO2与TiO2复合纳米材料的制备及光催化性能作者：康传红，郭桐，井立强，崔虎成，周佳，付宏刚，KANG Chuan-Hong，GUO Tong，JING Li-Qiang，CUI Hu-Cheng，ZHOU Jia，FU Hong-Gang作者单位：黑龙江大学,化学化工与材料学院,物理化学实验室,哈尔滨,150080刊名：无机材料学报英文刊名：JOURNAL OF INORGANIC MATERIALS年，卷(期)：2009，24(2)被引用

39、次数：0次 参考文献(24条)参考文献(24条)1.Fujishima A.Honda K 查看详情 1972(5358)2.Fox M A.Dulay M T 查看详情 1993(01)3.Hoffmann M R.Martin S T.Choi W Y 查看详情 1995(01)4.Pruden A L.Ollis D F 查看详情 1983(02)5.井立强.孙志华.王百齐 查看详情期刊论文-无机材料学报 2005(04)6.Carp O.Huisman C L.Reller A 查看详情 2004(1-2)7.Linsebigler L A.Lu G.Yates J T 查看详情 19

40、95(03)8.蒲玉英.方建章.彭峰 查看详情期刊论文-无机化学 2007(06)9.Hu C.Wang Y Z.Tang H X 查看详情 2001(3-4)10.Yang J.Zhang J.Zhu L 查看详情 2006(02)11.Zhang J.Li M.Feng Z 查看详情 2006(02)12.Shi K Y.Chi Y J.Yu H T 查看详情 2005(07)13.Li S D.Jing L Q.Fu W 查看详情 2007(02)14.Zhang Q H.Gao L.Guo J K 查看详情 2000(03)15.Gao X.Wachs I E 查看详情 2000(06

41、)16.Jing L Q.Fu H G.Wang B Q 查看详情 2006(3-4)17.Rubio J.Oteo J L.Villegas M 查看详情 1997(07)18.Cheng P.Qiu J.Gu M 查看详情 2004(29)19.Lee D W.Ihm S K.Lee K H 查看详情 2005(17)20.Cheng P.Zheng M.Jin Y 查看详情 2003(20)21.Jung K Y.Park S B 查看详情 2000(04)22.Shannon R D.Pask J A 查看详情 1965(01)23.Criado J.Real C 查看详情 1983(

42、10)24.Hirano M.Ota K.Iwata H 查看详情 2004(19)相似文献(10条)相似文献(10条)1.学位论文 贾巧英 高功率激光器用溶胶凝胶增透膜相关研究 2005 与物理气相沉积薄膜相比，溶胶凝胶光学薄膜在抗激光破坏和大面积涂膜等方面具有明显优势，在惯性约束核聚变实验装置(激光核聚变)中得到较好应用。本论文主要围绕“神光”系列高功率固体激光器的主放大器隔板玻璃表面增透膜、超短脉冲高功率钛宝石激光器的钛宝石晶体表面增透膜以及激光核聚变中广泛使用的多孔SiO2增透膜的稳定性与改性等内容展开研究。论文第一章综述了溶胶凝胶技术原理与应用，对该技术制备薄膜过程的各个环节和特点作

43、了详细介绍，概述了溶胶凝胶薄膜在激光聚变装置中的使用状况，重点介绍了增透膜与磷酸二氢钾晶体表面防潮增透膜的研究进展。此外，根据论文研究背景，简单介绍了悬胶体涂膜液的制备。论文第二章主要研究了隔板玻璃表面宽光谱增透膜的制备。结果发现，通过配方优化可以制备性能稳定、成膜质量良好的TiO2薄膜；随着单次涂膜厚度和热处理过程中升温速度的增加，TiO2薄膜的开裂程度变大，在适当温、湿度条件下对薄膜进行预处理可有效抑制TiO2薄膜的开裂。通过不同溶胶间复合制备了可用于隔板玻璃表面增透的双层、三层宽光谱增透膜，使隔板玻璃的透过率在主放大器钕玻璃主吸收峰波段处的平均提高6以上。“神光”第九路主放大器在线试验结

44、果表明，隔板玻璃表面涂制由1.90/1.44折射率薄膜组成的双层增透膜使主放大器的增益提高5以上，经高能氙灯的上百次放电辐照，薄膜表面没有出现明显的破坏迹象，透过率基本保持不变，达到了预期目的。论文第三章重点研究了水热合成原理制备TiO2悬胶体过程中制备条件对胶溶反应和胶溶颗粒粒度的影响。结果表明，沉淀要完全胶溶，r(H2O/Ti)必须大于某一数值，本实验中r大于50；介质的pH值(即胶溶剂)对胶溶反应至关重要，TiO2沉淀只有在强酸或强碱作用下才能完全胶溶，在酸性环境中，胶溶反应速度随胶溶剂浓度的增加而增大，H+/Ti0.9时，胶溶悬胶体的稳定性较差；温度对胶溶反应速度影响较大，在2080范

45、围内，胶溶反应速度随温度升高首先加快，50左右达到最大值，随后随温度的进一步升高稍有下降；醇、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)不利于胶溶反应进行，但有利于涂膜液成膜性能改善，胶溶反应速度随醇分子中烃基链的增大和异构化而变慢；陈化有利于TiO2悬胶体中颗粒粒度的均一化，随H+/Ti的增加，TiO2粒径呈先降后增趋势，其最小值对应的H+/Ti与r密切相关；含醇TiO2悬胶体中颗粒粒度和粒度分散性随烃基链的增大与异构化而增大，聚乙二醇和PVP有利于胶粒粒径的均匀化；UNO3和季胺碱胶溶得到TiO2悬胶体中颗粒主要为多晶锐钛矿。第四章主要针对钛宝石表面强激光负载增透膜进行相关研究。结果表明，用CH3

46、SiO1.5掺杂SiO2悬胶体制备得到的SiO2改性薄膜具有较强的抗激光负载能力，在激光波长800nm、脉宽300ps时的激光破坏阂值不低于2.2J/cm2，且能大幅度降低钛宝石表面反射，使钛宝石在激光输出波段(750850nm)的平均透过率从涂膜前的85.6提高到99左右，激光输出峰值功率处的透过率和反射率分别为99.10和0.38，在超短脉冲强激光领域具有潜在的应用价值。在第四章第三节中，重点研究了CH3SiO1.5对SiO2改性悬胶体与相应薄膜性能的影响。结果发现，改性悬胶体粘度受CH3SiO1.5的影响较大，稳定性所受影响较小，改性溶胶的使用寿命超过两个月；改性薄膜的折射率随其中CH3

47、SiO1.5含量的增加而增大，当CH3SiO1.5的体积含量超过50时，改性薄膜的折射率趋于稳定，同时改性薄膜的表面形貌也发生了明显变化；热处理温度超过150时，薄膜的稳定性能大幅度提高，其透过率在室温放置半年后基本保持不变。第五章主要讨论了多孔SiO2薄膜的潮解破坏，并进行了相应的改性研究。结果表明，环境温、湿度增大明显加速了多孔SiO2薄膜的潮解破坏过程，其破坏主要是由吸附在薄膜孔隙中的水气分子引起，从点破坏开始、逐渐扩大形成分枝、分枝发展形成网络遍布整个薄膜；CH3SiO1.5、二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)与六甲基二硅氮烷(HMDS)可有效提高薄膜的耐环境稳定性，当改性剂含量相差不大

48、时，改性薄膜的潮解破坏程度，HMDS改性薄膜的最小，CH3SiO1.5与DMDES改性薄膜的稍大些；改性薄膜的机械性能，HMDS的改善效果明显不如CH3SiO15与DMDES的效果好；用三氟丙基二氯硅烷(TFPMDCS)改性SiO2薄膜，在改性薄膜中引入甲基的同时也引入三氟丙基，改性薄膜对水的接触角变化较小，其环境稳定性和机械性能明显提高；在SiO2悬胶体制备过程中掺入PVP，有利于薄膜机械性能的提高，改性薄膜具有良好的增透效果和较强的抗激光损伤性能，在多孔SiO2薄膜改性中具有潜在的应用前景。最后是本论文的结论，概括了全文的主要研究结果和创新点。2.期刊论文 汪秀全.陈奇.宋鹂.李会平.陆剑

49、英.WANG Xiu-Quan.CHEN Qi.SONG Li.LI Hui-Ping.LU Jian-Ying 多孔SiO2-TiO2块材的结构与性质-无机材料学报2006,21(1)以正硅酸乙酯、钛酸正丁酯和聚乙二醇等为主要原料,采用溶胶-凝胶法合成了多孔SiO2-TiO2系块状材料.着重研究了不同含钛量下材料的红外光谱、孔径分布和化学稳定性.实验表明:500焙烧2h后,可有效去除残余有机物,形成以Si-O和Ti-O键共存的无定形网络结构.引入较多钛量时,使材料的孔径分布变窄、平均孔径下降,同时样品的体积密度增加、而开口气孔率和吸水率则均下降.在80热水中浸泡72h后,吸附-脱附曲线的类型

50、和形状几乎没有变化.随着Ti含量的增加,比表面积、孔容积和平均孔径的变化率减小,耐水性提高.SiO2多孔材料在95的1%NaOH碱液中不稳定而溶碎,但随着Ti含量的增加,材料在碱液中的重量损失有显著减小的趋势,耐碱性明显改善.但引入Ti并不能提高该类多孔材料在98的20%硫酸液中的耐蚀性.3.学位论文 许交兴 纳米TiO和CeO的表面修饰，分散特性及其光催化性能 2008 抑制团聚对纳米氧化物光催化材料的使用具有重要意义，因此成为环境科学和技术领域的研究热点。表面改性不仅是改善材料分散状况的有效手段，也是改善纳米半导体光催化性能的有效方法之一。本文发展了材料合成过程中原位修饰的方法，利用合成环