防雾、自清洁玻璃表面纳米TiO2薄膜的研究进展

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新型防雾涂料的研究进展及其最新应用

新型防雾涂料的研究进展孙雪娇，夏正斌，牛林，李伟( 华南理工大学化学与化工学院，广州510640)透明基材( 如玻璃、塑料等) 是人们日常生活、工作和生产中不可或缺的材料，但在其使用过程中常常会产生结雾现象，造成基质的透光率、反射率降低，影响视线，给人们的生活带来不便，甚至会发生危险。

防雾方法目前主要有电热法和使用防雾涂料，前者效果好但造价高，且应用局限性大，而防雾涂料因制备工艺简单、设备投资低、成本低而更具有生产实用价值。

防雾涂料是一种功能型涂料，用以减缓或防止雾化现象的产生。

防雾涂料有疏水型和亲水型2 种［1 －2］，目前人们对亲水型防雾涂料的研究比较多。

通过疏水/亲水性能的提高还可以获得其他特殊功能，如耐腐蚀性能提高，还可使其具有自清洁功能［3］，这不仅能大大方便人们的日常生活，而且能创造较大的经济效益。

目前对于防雾涂料及其制备工艺已有不少研究报道，却鲜有推广应用，原因主要在于防雾涂料的一些关键问题尚未完全解决，如防雾性能不理想、防雾膜强度低和耐久性差等［4 －5］。

如果能用现代涂料技术解决防雾涂料应用中出现的各种问题，将带来巨大的经济效益和社会效益。

1 防雾机理与方法空气中总是有相当量的水蒸汽存在，一旦具有一定分压的水蒸汽冷却到其露点时，水蒸汽便达到饱和并冷凝析出小水珠，小水珠粘附在透明基材表面就会出现雾化现象( 结雾) 。

这是由于小水珠的曲率半径不同，对光产生的漫反射不同。

在不透明基材表面看不到明显的雾化现象，但可以看到露珠般的大水珠，称为结露。

从雾化现象产生的原因来看，其雾化产生的条件可以简单地分为2 个方面: ①水汽和温差的存在。

只有当基材表面的温度低于一定湿度的水汽的露点时，空气中的水汽才能冷凝成水滴; ②基材表面的润湿性质。

从力学角度分析，雾化产生与否，取决于气液固三相之间的表面张力。

通过分析固液间的接触角可以判断基材表面的润湿性质。

为了防止基材表面的结雾，通常有两类方法: ①消除水汽或温差。

纳米TiO2薄膜的应用研究进展

拉法和旋涂法等为手段来制备ＴｉＯ薄膜，不同工艺１．１光催化降解方法或工艺参数制备的ＴｉＯ薄膜的成分、孔的结光催化降解是一种近些年发展起来的污水处理构、取向和孔壁厚度均有所差异，其用途也不尽相技术，因具有能耗低、操作简单、反应条件温和、同。Ｊ。因此，针对不同需要制备出不同结构的纳没有二次污染等优点，因而备受关注。孙怀宇等米ＴｉＯ：薄膜尤为重要。以钛酸丁酯为钛的前驱体，硝酸银为银物种掺杂给
类，多氯联苯类物质；（４）消除二次污染，有机物被彻底降解为ＣＯ：和Ｈ。Ｏ。
基金项目：国家自然科学基金（批准号：２１３７６０４２）；国家科技支撑计划（批准号：２０１１ＢＡＥ０７Ｂ０８）作者简介：刘建勇（１９８８一），男，硕士研究生；联系人：马威，副教授，Ｅ — ｍａｉｌ：ｍａｒｙｍａｗｅｉ＠１６３．ＣＯｌｌｌ。
薄膜发展应用的前景。
关键词：ＴｉＯ２薄膜；光催化；光子晶体；抗反射
中图分类号：ＴＱ４２２；ＴＱ６１０．９文献标识码：Ａ文章编号：１６７２ — １１７９（２０１５）０２ — ４９ — ０３
ＴｉＯ俗称钛白，具有很高的光催化活性，化学
但纯ＴｉＯ对光的吸收范围窄，而且光生电子一

纳米TiO_2光催化功能建筑材料研究进展[1]

Vol 139No 14・10・化　工　新　型　材　料N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第39卷第4期2011年4月基金项目:河北省自然科学基金(No.E2008000537);河北省科学技术研究与发展指导计划项目(No.07215156)作者简介:王程(1981-),男,博士研究生,助理研究员,研究方向生态环境材料。

联系人:施惠生(1953-),男,教授,博士生导师。

纳米TiO 2光催化功能建筑材料研究进展王　程1,2　施惠生13　李　艳2(11同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海200092;21石家庄经济学院材料科学与工程研究所,石家庄050031)摘　要　以纳米TiO 2为代表的纳米半导体光催化材料是目前各国科学家研究的热点。

将纳米TiO 2与涂料、玻璃、水泥和陶瓷等建材结合使建筑材料具有光催化功能,实现了其对表面污染物的处理及自清洁,具有很大的研究和应用价值。

介绍了纳米TiO 2光催化涂料、自清洁玻璃、光催化水泥混凝土和光催化功能陶瓷等的研究进展,对目前面临的问题提出了相关建议并进行了展望。

关键词　纳米TiO 2,光催化,涂料,玻璃,水泥混凝土,陶瓷Advancement in research on nano titanium dioxide based photocatalyticf unctional building materialsWang Cheng 1,2　Shi Huisheng 1　Li Yan 2(11Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials (Tongji University ),Ministry ofEducation ,Shanghai 200092;21Instit ue of Material Science and Engineering ,Shijiazhuang U niversity of Economics ,Shijiazhung 050031)Abstract Currently ,nano semiconductors especially nano TiO 2have attracted much attention over the world.By using nano titanium dioxide based photocataltic f unctional building materials in variety buildings ,the contaminant on the surface and around of the buildings can be photodegradated to non 2polluting inorganic micromolecules which result in the purification of environment.The advancement in research on nano TiO 2based photocatalytic f unctional coatings ,such as glass ,cement and concrete ,ceramics etc.were introduced.In addition ,some opinions and the f uture development towards the field of nano TiO 2based photocatalytic f unctional building materials were discussed.K ey w ords nano titanium dioxide ,photocatalysis ,coating ,glass ,cement and concrete ,ceramic 自1972年,日本科学家Fujishima 等发现TiO 2可在紫外光作用下将水分解为氢气和氧气以来,经过几十年的发展,以纳米TiO 2为代表的半导体光催化材料及其光催化技术取得了丰硕的研究成果,并且已在废水和废气处理、抗菌、自清洁和光解水等领域得到了一定的应用,是目前研究的热点之一。

涂覆纳米TiO2薄膜的自洁玻璃研究

能，还具有抵挡近红外光，防止热辐射，从而节能保暖的功能卜。
早期研制、开发的Ｔｏ薄膜自沽材料始发于日本。他们将Ｔ０涂膜在玻璃上，在上世纪９ｉ２ｉ２０年代中期
已投人生产试用阶段。日本的东陶ＴＴ、ＯＯ旭硝子公司科研人员采用Ｔｉ光催化剂不仅开发出了自洁玻璃，还研制开发出含有ｉ２ｒ光催化剂的陶瓷等建筑产品。在国际上，日本开发推广应用薄膜自洁玻璃外，英ｏ除国的皮尔金顿公司在开发应用ＴＯ光催化自沽玻璃已走在欧美的前列。ｉ２本文主要研究以溶胶—凝胶法制备自沽玻璃的各种原理和镀膜的各工艺参数，测试了产品的光催化性能。
自洁玻璃是在玻璃表面镀上一层纳米Ｔ０薄膜而形成的玻璃。在日光灯或日光的照射下，Ｔ（光催化ｉ２ｉ
剂吸收紫外光，产生活性基团。这些基团足以使玻璃表面的少量有机物、微生物分解成二氧化碳和水等无机物。加上纳米Ｔｏ薄膜经紫外光照射后有很强的亲水性，经雨水或水冲洗后，可使灰尘和油污自动从玻ｉ２璃表面剥离，从而达到自清洁的效果。也因为纳米Ｔ薄膜的亲水性，自洁玻璃还具有防雾、防水滴的功
赵家林，朱李玮
（齐齐哈尔大学化学与化工学院，齐齐哈尔，１１０６０６）
摘要：采用溶胶—凝胶法，并用浸渍提拉技术制备了涂覆纳米ＴＯ薄膜的自沽玻璃。通过热分析讨沦了凝胶的转ｉ
变过程。对比了自洁玻璃的亲水性，究了该样品的光催化性能。研究表明，干凝胶的最佳热处理制度为升温速研度为１℃／．５ｃ时保温ｌ；镀膜６次的试样具有最好的光催化能力；品在日２ｈ４Ｏｃｈ样光照射下也具有良好的亲水性

纳米TiO2自清洁性及其应用

纳米TiO2自清洁性及其应用201240720221刘婷应化2班摘要：由于自洁净材料具有光催化、自清洁、抗菌等功能,人们对光催化自洁净材料的研究日益关注，市场对于自清洁薄膜产品的需求也日益增加，其发展前景非常乐观。

本文主要概述了纳米二氧化钛自清洁材料的机理及应用。

关键词：光催化；TiO2；自清洁；应用1 引言随着人类社会的发展，环境污染问题受到人们越来越多的关注，如何消除或减少工业生产对环境造成的污染已成为一个全球性的问题。

TiO2能直接利用包括太阳光在内的各种途径的紫外光，在室温下对各种有机的或无机的污染物进行分解或氧化，从空气中清除这些污染物。

该项技术具有能耗低、易操作、除净度高等特点，尤其对一些特殊的污染物具有比其他方法更突出的去污效果，而且没有二次污染等，成为多相光催化领域的研究热点，具有广泛的应用前景。

2 自清洁机理2.1 光催化机理TiO2是一种n型半导体材料，有强的氧化性和还原性。

在光化学反应中，以TiO2作催化剂，在太阳光，尤其是在紫外线的照射下，使TiO2固体表面生成空穴(h+)和电子(e-)。

空穴(h+)使H2O氧化，电子(e-)使空气中的O2还原，使有机物氧化为CO2、H2O等简单的无机物[1]。

光催化反应的机理模式如下:TiO2 + hγ→ e- + h+h+ + H2O →·OH+ H+e- + O2→·O2-·O2-+ H+→HO2·2HO2·→O2+H2O2H2O2+·O2-→·OH +OH-1.2亲水性机理在紫外光照射的条件下，氧化钛表面的超亲水性是由于其表面的结构变化：在紫外光的照射下，氧化钛价带的电子被激发到了导带，电子和空穴向氧化钛表面迁移，在表面形成电子空穴对，电子与Ti4+反应，空穴则同薄膜表面的桥氧离子反应，分别生成Ti3+和氧空位，空气中的水分子与氧空位结合形成表面羟基,形成物理吸附水层,其表面就会有极强的亲水性,与水的接触角减小到5°以下,甚至水滴可以完全浸润二氧化钛薄膜表面，薄膜具有的这种性质称为超亲水性。

纳米TiO2薄膜的制备及其光谱特性研究

本文利用ＴｉＯｚ具有选择吸收紫外光特性，以普通玻璃为衬底材料，使用溶胶一凝胶法（ｓｏｌ— ｇｅｌ）制备透明纳米ＴｉＯ。薄膜，并对其紫外光吸收特性进行了研究，在此基础上对膜的厚度和禁带宽度的关系进行了研究。为进一步研制Ｔｉ０２薄膜紫外光传感器提供了实验依据。
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图９３００＂Ｃ和５００＂Ｃ紫外一可见光谱图ＵＶ—ｖｉｓａｂｓｏｒｂｅｎｃｙｓｐｅｃｔｒａｏｆＴｉ０２ｔｈｉｎｆｉｌｍｓ
将上述制备的溶胶放入马弗炉中ｉ００℃下干燥成纳米Ｔｉ０２粉体，经５００℃、６００℃、７００℃、８００℃和９００℃恒温烧结２ｈ后进行Ｘ射线衍射测试，如图１。测试结果表明，经５００。Ｃ烧结后在２ｅ＝２５．３３。，３７．８７。，４８．０９。及５４．０８。处分别出现了锐钛矿的特征衍射峰，分别对应锐钛矿相的（１０１）、（００４）、（２００）及（１０５）面ｕ引，即纳米ＴｉＯ：粉末是锐钛矿相结构；温度在５００℃以上锐钛矿相开始向金红石相转化，６００℃和７００℃为锐钛矿与金红石相的混合晶相；８００℃均为金红石相结构；９００℃出现了金红石相与板钛矿相的混合
图５为不同涂膜次数薄膜的透射谱图。从图中可看出，Ｔｉｏｚ薄膜的相对透光率在波长小于３４０ｎｍ时急剧下降，表明所制备的ＴｉＯｚ薄膜在近紫外光处具有明显的吸收，即对紫外线有强的吸收。此外，对于镀膜次数较多的薄膜，在紫外一可见光谱上会出现干涉条纹，这与文献［１６］中所得结果正好符合。

二氧化钛薄膜自洁净玻璃光催化活性的研究

张艾丽米有军
（山西省破璃陶瓷科学研究所，太原０３０ｏ１３）
摘要自洁净玻璃是一种生态环保型新型玻璃材料，其表面涂镀了一层透明的二氧化钛（ＴｉＯｚ）
光催化剂涂层。当这层光催化剂的薄膜层遇到太阳光或紫外线灯光照射后，附着在玻璃表面的有机污染物会很快被氧化，变成ＣＯ和Ｈ２０自动挥发消除。本文研究了二氧化钛薄膜的制备方法及自洁净玻璃光催化活性。关键词ＴｉＯ２薄膜；自洁净；光催化性被广泛研究的用作光催化的半导体大多为金属氧化物或者硫化物，半导体的能带结构通常是由一个充满电子的低能
续区域。半导体的光催化特性就是由它的特殊能带结构所决
定的。当用能量等于或大于半导体带隙能的光波辐射半导体光催化剂时，处于价带上的电子（ｅ．）就会被激发到导带上并在电场作用下迁移到粒子表面，于是在价带上形成了空穴（ｈ３，
价带（ｖａｌｅｎｔｂａｎｄ，ＶＢ）和一个空的高能导带￣ｏｎｄｕｃｉｆｏｎｂａｎｄ，
ｃＢ）构成．价带和导带之间的区域称为禁带，区域的大小称为禁带宽度。半导体的禁带宽度一般为０．２ — ３．０ｅＶ，是一个不连

自清洁防雾玻璃的研究进展_封玉凤

自清洁防雾玻璃的研究进展*封玉凤，王利新（朗迪纳米科技有限公司，江苏苏州215200）摘要：论述了自清洁防雾玻璃的主要制备方法，并比较了各种方法的优缺点，详细介绍了自清洁防雾玻璃的最新研究进展，并对其今后的研究方向进行了展望。

关键词：自清洁防雾玻璃；TiO 2；超亲水中图分类号：TQ171．72+4文献标识码：A文章编号：1000－2871（2013）01－0039－04DOI ：10．3969/j．issn．1000－2871．2013．01．009Progress on the Self －Cleaning and Anti －Fogging GlassFENG Yu －feng ，WANG Li －xin（Suzhou Nanotech Corporation ，Suzhou 215200，China ）Abstract ：In recent years ，studies on self －cleaning and anti －fogging glass have attracted greatattention．The preparing methods and the latest research work of self －cleaning and anti －fogging glasshave been reviewed．The further development of the self －cleaning and anti －fogging glass was alsodiscussed in detail．Key words ：self －cleaning and anti －fogging glass ；TiO 2；super －hydrophilicity0前言自清洁玻璃是指普通玻璃在经过特殊的物理或化学方法处理后，其表面产生独特的物理化学特性，从而无需通过传统擦洗方法就可以达到清洁效果的玻璃。

TiO2纳米管薄膜在光伏器件中的应用研究进展及发展趋势

TiO2纳米管薄膜在光伏器件中的应用研究进展及发展趋势TiO2纳米管薄膜作为一种重要的半导体材料，在光伏器件领域具有广泛的应用前景。

近年来，随着纳米材料研究的不断深入，TiO2纳米管薄膜在光伏器件中的应用研究也得到了越来越多的关注。

本文将从材料结构设计、光电转换机理、器件性能及发展趋势等方面综述TiO2纳米管薄膜在光伏器件中的应用研究进展。

首先，TiO2纳米管薄膜的材料结构设计是影响其在光伏器件中应用性能的重要因素之一。

目前常见的制备方法主要包括溶液法、气相沉积法和电化学法等。

其中，溶液法制备TiO2纳米管薄膜是最常用的方法之一，其制备过程简单、成本低廉，并且可以较好地控制纳米管的尺寸和形貌。

另外，还可以通过调控溶液中的酸碱度、有机添加剂和金属掺杂等手段，改善其光电转换性能和稳定性。

其次，TiO2纳米管薄膜的光电转换机理是研究该材料应用的基础。

在光伏器件中，充电和放电过程是主要的光电转换过程。

TiO2纳米管薄膜具有良好的光吸收能力和电子传输性能，能够将太阳光的能量转化为电能。

此外，TiO2纳米管薄膜还具有高的载流子迁移率和较长的寿命，有利于提高器件的转换效率和稳定性。

然后，TiO2纳米管薄膜在光伏器件中的性能表现也是研究重点之一。

目前，基于TiO2纳米管薄膜的光伏器件主要有染料敏化太阳能电池(DSSC)和固态敏化太阳能电池(SSDSC)两种。

DSSC是第一代敏化太阳能电池，具有制备简单、成本低廉的优势，但其光转换效率仍然有待提高。

SSDSC是相对较新的第二代敏化太阳能电池，具有较高的光转换效率和较好的稳定性，然而其制备工艺相对复杂，成本较高。

因此，进一步优化器件结构和光敏化剂体系，提高光转换效率和稳定性是当前的研究重点。

最后，TiO2纳米管薄膜在光伏器件中的发展趋势主要有以下几个方面。

首先，通过结构设计和材料调制，提高纳米管薄膜的吸收能力和载流子传输性能，以提高器件的光转换效率。

其次，进一步提升器件的稳定性和长期使用寿命，降低制备工艺的复杂性和成本，并提高器件的功能性，例如增加器件的可弯曲性和透明性等。

【精品文章】纳米TiO2薄膜使玻璃实现“自清洁”功能

纳米TiO2薄膜使玻璃实现“自清洁”功能
生活中，我们经常会碰到各种由玻璃组成的物件，比如女生最常用的梳妆台，家里的窗户，汽车上的车窗，甚至是那些高楼大厦，外围的幕墙都是由玻璃组成。

由于玻璃表面光滑，自然界的油性物质易结合灰尘粘附在其表面，所以玻璃表面很容易存在污渍，且单纯的水流无法清除干净。

每当大扫除要清洗窗户的时候，如何快速、有效地把玻璃表面的污渍去掉，便是人们最大的烦恼，更不用提那一栋栋高楼大厦，满满的幕墙玻璃清洗起来更是一个巨大的工程。

所以，为了解决这个问题，自洁玻璃应势而生。

建筑物的外墙护围（幕墙）
据全球自洁玻璃市场报告显示，全球自洁玻璃市场规模已从2014年的8360万美元增长到2017年的9490万美元。

预计到2025年全球自洁玻璃市值预计将达1.347亿美元，市场年增长率将超过4.60%，可见，自洁净玻璃存在着巨大的市场潜力。

一．自洁玻璃的介绍
自洁玻璃，指自身带有清洁功能的玻璃，通过对普通玻璃表面涂镀纳米半导体材料，使玻璃表面在太阳光激发下具有降解附着在其表面的有机污染物的能力。

其中作为一类最重要的纳米半导体材料，使普通玻璃具有自清洁功能的就是二氧化钛。

由于二氧化钛在（紫外线）光能的作用下能够产生良好的光催化特性和超亲水性，将有机物最终氧化成CO2和H2O等无机小分子，再利用其超亲水特性，雨水在膜层上铺开，充分冲刷玻璃带走污染颗粒，从而使玻璃达到自洁的效果。

纳米TiO_2自清洁材料的研究进展_刘太奇

纳米T iO2自清洁材料的研究进展刘太奇1,操彬彬1,2,王晨1(1 北京石油化工学院环境材料研究中心,北京102617;2 北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029)摘要:由于自洁净材料具有光催化、自清洁、抗菌等功能,人们对光催化自洁净材料的研究日益关注。

本文主要概述了纳米二氧化钛自清洁材料的机理及应用,并介绍了国内外自清洁材料的研究现状及发展趋势。

关键词:T iO2;自清洁;光催化中图分类号:T G74 9 文献标志码:AResearch Development in Nano TiO2Self-cleaning MaterialsL IU T aiqi1,CAO Binbin1,2,WA N G Chen1(1.R esear ch Center of Ecomater ial,Beijing Institut e o f Petr ochemical T echnolo gy,Beijing102617,China;2.Colleg e o f M ater ials Science and Eng ineer ing,Beijing U niv ersity of Chemical T echnolo g y,Beijing100029,China)Abstract:Self-cleaning materials hav e att racted much attentio n in recent years due to their unique characters such as photo cataly st ic,self-cleaning and ant ibacter ial effects.T he ov er view of the mechanism and applicat ions of nano titanium d-i o xide self-cleaning materia ls wer e presented,and the r esea rch status and new development of self-cleaning mater ials wer e mainly intro duced in this paper.Key words:T iO2,Self-cleaning,Pho tocatalystic自清洁材料(Self-cleaning m aterials)是指在自然条件下能保持自身清洁的材料,材料本身具有除臭、抗菌、抗霉、防污等多重功能。

纳米二氧化钛防雾及自清洁功能

纳米二氧化钛防雾及自清洁功能纳米二氧化钛防雾及自清洁功能二氧化钛薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因此其具有防雾功能。

如在汽车后视镜上涂覆一层氧化钛薄膜，即使空气中的水分或者水蒸气凝结，冷凝水也不会形成单个水滴，而是形成水膜均匀地铺展在表面，所以表面不会发生光散射的雾。

当有雨水冲过，在表面附着的雨水也会迅速扩散成为均匀的水膜，这样就不会形成分散视线的水滴，使得后视镜表面保持原有的光亮，提高行车的安全性。

纳米二氧化钛具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而且纳米二氧化钛在可见光照射下可以对碳氢化合物作用。

利用这样一个效应可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂上一层纳米TiO2薄层，利用氧化钛的光催化反应就可以把吸附在氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和O2，同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能。

日本东京已有人在实验室研制成功自洁瓷砖，这种新产品的表面上有一薄层纳米二氧化钛，任何粘污在表面上的物质，包括油污、细菌在光的照射下，由于纳米二氧化钛的催化作用，可以使这些碳氢化合物物质进一步氧化变成气体或者很容易被擦掉的物质。

纳米TiO2光催化作用使得高层建筑的玻璃、厨房容易粘污的瓷砖、汽车后视镜及前窗玻璃的保洁都可很容易地进行。

纳米二氧化钛防雾及自清洁功能二氧化钛薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因此其具有防雾功能。

纳米二氧化钛具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而且纳米二氧化钛在可见光照射下可以对碳氢化合物作用。

纳米TiO2薄膜制备方法的研究进展

胶法在玻纤上形成了锐钛矿型催化膜。陈士夫等在空心玻璃表面形成了纳米二氧化钛膜［１ｏ］０溶胶．凝
１高温制备二氧化钛薄膜技术
１．１溶胶．凝胶法
胶法工艺简单，可得到高纯度的产品，且制得的膜孔径小，分布范围窄，可以有效地控制薄膜成分和微观结构。但溶胶一凝胶法也有一些不足之处，薄膜存在
二氧化钛光催化剂具有氧化活性高、催化性能强、活
时胶体粒子逐渐聚集长大为粒子簇，经相互碰撞后连结成三维网络结构，从而完成由溶胶膜向凝胶膜
的转化。实验中多用四异丙醇钛酸酯、四丁醇钛
酸酯为前躯体制成ＴｉＯ溶胶，以乙醇、正丙醇为溶
等离子体化学气相沉积（ＰＥＣＶＤ）和金属有机物化ＭＯＣＶＤ）两种。等离子体化学气相沉水热法是指在特制的密闭反应器（如高压釜）学气相沉积（将中，采用水溶液作为反应体系，通过将反应体系加热积一般采用微波和射频等离子化学气相沉积法，ｉ（ＯＣ：Ｈ）或Ｔｉ（ＯＣｎ７）通人到至临界温度（或接近临界温度），在反应体系中产生含钛的金属有机物Ｔ
第１０期
郝晏：纳米ＴｉＯ：薄膜制备方法的研究进展
３ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
凝胶薄膜制备技术更深人的认识，溶胶．凝胶技术在制备薄膜涂层材料中会得到更广泛的应用。
１．２水热法
体在适当温度下发生化学反应，并在基片上沉积形

纳米材料与技术课程论文-纳米TiO2自洁净玻璃的制备及应用

纳米TiO2自洁净玻璃的制备及应用摘要：随着玻璃结构在高层建筑中的大规模应用，传统的润湿清洁和机械清洁既不经济又不方便,已难以满足现实的要求。

自洁净玻璃作为光催化技术应用的典范应运而生，最常用的就是纳米TiO2自洁净玻璃，它利用纳米TiO2薄膜材料良好的光催化活性和光稳定性能，可以有效利用太阳光中紫外线的能量和雨水的冲刷作用,使玻璃保持自然的清洁,清新明朗。

本文通过叙述纳米TiO2自洁净玻璃的背景，阐述其自洁净机理，并综述了自洁净玻璃的制备方法以及应用和发展前景，纳米TiO2光催化自洁净玻璃的成功研制已应用于处理各种环境问题，它将成为新型多功能材料应用于多个领域。

关键词：纳米TiO2；自洁净玻璃；制备；应用；发展前景Abstract:As the glass structure in high-rise building the large-scale application of the traditional wet cleaning and mechanical cleaning is neither economic nor convenient, has been difficult to meet the requirements of the reality.Self-cleaning glass as a model of photocatalytic technology arises at the historic moment, the most commonly used is the nanometer TiO2self-cleaning glass, it USES nano TiO2thin film materials good photocatalytic activity and light stability, can effectively use energy from the sun ultraviolet ray and rain flushing action, make glass keep the nature clean, pure and fresh and clear.In this article, through narration background of nanometer TiO2self-cleaning glass, its mechanism of self-cleaning, and self-cleaning glass, the paper summarized the preparation methods, application and development prospect, the successful design of the nanometer TiO2photocatalytic self-cleaning glass has been applied in processing all kinds of environmental problems, it will become the new multi-functional materials applied in many fields.Key words: Nanometer TiO2；selfclean glass；Preparation；Application；Prospects for development1 引言近年来，随着人类社会的发展和科学技术的不断进步，建筑物也开始呈现出高层化的特征，玻璃建筑材料如玻璃幕墙、玻璃屋顶、玻璃结构等也逐渐在高层建筑中大规模的被应用，而且工业化的加剧使得环境污染源不断增加，玻璃建材暴露在空气中更容易粘附污染物而变脏，因此高层建筑物玻璃的清洁问题变得越来越突出，采用传统的润湿清洁和机械擦窗清洁既不经济又不方便，工人工作效率因污染物增多而降低，并且在工作中存在很大的风险，因此不能满足现代城市玻璃清洁的需求。

纳米TiO_2薄膜的自清洁和光诱导亲水性

纳米TiO2薄膜的自清洁和光诱导亲水性刘扬林（长沙环境保护职业技术学院，湖南长沙 410004）【摘要】光催化应用于环境污染物的治理已经成为环境科学研究的热点。

半导体TiO2作为一种性能优异的光催化材料，可将许多有机物完全降解为CO2和H2O，且成本低廉，不造成二次污染，使其在废水处理、空气净化、杀菌以及自清洁和太阳能转化等方面有着十分诱人的前景。

文章分析了纳米TiO2薄膜的自清洁和光诱导亲水性原理，探讨了纳米TiO2薄膜自清洁性能的影响因素和改善方法。

【关键词】TiO2；光催化；自清洁；亲水性【中图分类号】O614.41+1 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2009)07-0103-02（一）导论1972年Fujishima和Honda在Nature杂志发表了关于在TiO2电极上光分解水的论文，标志光催化自清洁时代的开始，自此，来自化学、物理、材料等领域的学者围绕光化学的转化和合成，探索多项光催化的开发以提高光催化的效率，做了大量的研究工作，光催化降解污染物一时成为最活跃的研究领域。

为了扩大应用范围，人们将TiO2以薄膜的形式负载于玻璃上，希望利用这种光触媒使玻璃具有自清洁的功能，但发现仅仅是光催化作用还不能满足玻璃自清洁的要求。

1997年科学家首次发现TiO2薄膜的一种新特性—光诱导超亲水性并对其机理进行了解释，当TiO2薄膜表面被光照射后润湿性得到很大改善，使其具有超亲水性，这种亲水表面使有机污物和无机污物不易牢固附着在玻璃上，在雨水的冲刷下容易去除。

有了光诱导亲水性的保障，更借助TiO2的光催化氧化性使涂覆有TiO2薄膜的玻璃具有良好的自洁性能。

自洁玻璃是新型的生态建材，可广泛用于玻璃幕墙、玻璃屋顶、汽车玻璃等行业中，具有重要的社会效益和环境效益。

（二）TiO2薄膜的自清洁和光诱导亲水性原理自清洁玻璃是通过在玻璃表面形成半导体TiO2氧化物的光催化薄膜，在光的作用下，光催化剂产生了电子－空穴对，以其特有的强氧化能力将玻璃表面的有机污染物完全氧化降解为无害无机物，利用其特有的光诱导亲水性使玻璃表面长期保持亲水，从而使玻璃表面具有易洁、自洁、防雾和不易再被污染。

光伏玻璃表面减反和自洁SiO2TiO2双层膜的制备和性能

0 引言太阳能电池组件置于外界环境使用过程中会在光伏玻璃表面沉积灰尘，同时还会沾染大气污染物中的有机物和天空飞鸟的排泄物等形成脏污，从而影响光线的透过率、降低光伏电池的转换效率。

目前，光伏组件基本上全部使用了镀有减反射膜的光伏玻璃，减反射膜层为多孔纳米SiO2结构，有较大的孔隙率，与未镀膜相比更容易吸附空气中的污染物。

TiO2膜具有光催化作用，在紫外光的照射下能够将表面的有机物分解为低分子量的二氧化碳和水，从而表面表现出超亲水性，兼配雨水的冲刷就可以达到自清洁的效果，因而TiO2膜被广泛应用于自清洁玻璃上。

在减反膜上镀一层自洁膜，不仅能达到增加透光率的作用，同时又能起到提高光伏组件效率、节省劳动力成本的目的。

致密TiO2膜的折射率约为2.2，多孔SiO2减反膜的折射约为1.30，光伏玻璃的折射为1.52，如果TiO2膜较厚则会削弱SiO2减反膜的增透效果，只有TiO2膜的厚度小于10 nm时才对减反射玻璃的透过率影响较小，但TiO2膜越薄光催化效果越小。

使用多孔结构可以降低TiO2膜的折射率，在不影响减反射效果的情况下能够增加TiO2自洁膜的厚度，提高自洁膜的光催化效果。

本研究以光伏玻璃为基底，利用SiO2减反膜和多孔TiO2膜在光伏玻璃绒面制备了双层膜，研究了双层膜的制备工艺及膜层厚度对光学性能和光催化性能的影响，膜层结构如图1所示。

图1 膜层结构示意图1 实验和分析1.1 实验仪器与试剂本实验采用的实验仪器有：J. A. Woollam Co.公司的Alpha-SE椭偏仪、日本日立公司的场发射扫描电子显微镜、奥博泰GST3光谱透射比测试设备、日本岛津Uvmini-1240紫外可见光分光光度计、自制光催化试验装置、自制提拉镀膜装置、马弗炉；试剂和前驱液采用：D公司减反射膜液、A公司自清洁膜液、阿拉丁甲基蓝；基底为安彩高科生产的光伏玻璃。

1.2 SiO2/TiO2膜的光学常数测量利用自制提拉镀膜装置在玻璃表面分别涂减反射膜和自洁膜，固化后用椭偏仪测试获得两种膜层的光学常数。

纳米TiO_2的新功能及其应用进展

作者简介:徐兆瑜,湖南益阳人,高级工程师,武汉大学化学系本科毕业,现从事化学化工方面的信息调研工作收稿日期:2003207203纳米T i O 2的新功能及其应用进展徐兆瑜(安徽省化工研究院,安徽合肥　230041) 摘　要:纳米二氧化钛具有功能性材料的基本性质,其结构和性能上的独特性、已显示出了它广阔的应用前景,本文对纳米T i O 2及其技术在纺织工业、抗老化、隐身技术、抗静电、光催化效应、空气净化、涂料、废水处理、随角异颜效应的应用等作了比较详细的介绍。

关键词:纳米;二氧化钛;抗静电;光催化;涂料中图分类号:TQ 621.12 文献标识码:A 文章编号:167129905(2003)0620027206 T i O 2是一种白色颜料,号称“颜料之王”[1],也是一种重要的无机化工产品,由于它的化学性能稳定,因此具有最高的遮盖力、着色力,广泛应用于涂料、保护涂料、油墨、塑料、橡胶、纸张、陶瓷和合成纤维等工业领域[2～3]。

而这些工业的发展是近年增长速度较快的,其中使用最多的是涂料工业,这些传统的用途需求日益旺盛。

纳米二氧化钛问世于20世纪80年代,粒径多为10～50nm ,由于粒子较细,其吸收紫外射线的能力比普通的T i O 2强得多,同时,纳米二氧化钛以它独特的光学催化性能及其电磁性能使其在催化剂、扩紫外射线吸收剂、气敏传感器、光电池等众多领域具有广泛的应用前景,还有那独特的超亲水性和斥水性,使其在日常生活及国防工业中也有独特的应用[4]。

纳米二氧化钛作为功能性材料及其技术已渗透到人类生活和生产的许多领域,使得许多传统的卫生、保健、日常生活产品得到改进,应用于防紫外射线、抗菌除毒,使人类生活水平得以提高。

目前纳米T i O 2已在国防、农业、工业、医药、医疗、卫生、石油、化工、纺织、环境、建筑行业等众多领域显示出诱人的应用前景,成为联系宏观到微观物质世界的重要桥梁,特别是在环境保护与治理方面的应用已经呈现欣欣向荣的景象。

纳米二氧化钛薄膜玻璃及其应用进展

纳米二氧化钛薄膜玻璃及其应用进展李婷（长沙理工大学物理与电子科学学院，湖南长沙410004）摘要：对传统无机非金属材料而言，对其采用一定的表面技术予以改性，将赋予其一些新的更加实用的功能或性能。

对于玻璃这种无机非材料，通过在其表面镀覆一层纳米二氧化钛薄膜可令其具备自洁、抗菌、亲水等新特性。

本文主要就纳米二氧化钛薄膜玻璃的性能、作用机理、制备工艺流程进行简要阐述，并对其在新材料等前沿领域及目前市场的应用进展予以介绍说明。

关键词：玻璃纳米二氧化钛自洁抗菌应用进展Nano-sized TiO2 Thin Film Glass and Its Progress ofApplicationsTing Lee(Changsha University of Science and Technology College of Physic and Electric Science, Hunan Changsha 410004)Abstract:For the traditional inorganic and nonmetallic material, they will get some new and more practical fun-ction when we use certain surface technology to modify their performance. So, for the glass, it can be equipped with the new features, such as self-cleaning, anti- bacteria, hydrophilic.etc.The paper briefly summarized the performance、working principle、preparation and process of nano-sized TiO2 thin film glass, and gave an introduction about the application progress of new material and the market.Keywords: glass, nano-sized TiO2, self-cleaning, anti-bacteria, application progress1引言纳米TiO2是一种优异的光电功能材料，其以优越的光催化、光电转换、介电效应和光学非线性等性能而引人注目，并具有抵抗紫外线、抗老化、抗菌、自清洁等功效，因此被广泛应用与环境污染物的降解、杀菌等方面。

纳米TiO2光催化自洁技术研究进展

纳米TiO2光催化自洁技术研究进展摘要：综述了纳米TiO2光催化自洁原理、纳米TiO2制备方法及改性方法，同时也介绍纳米TiO2光催化自洁技术的研究现状和发展趋势。

关键词：纳米二氧化钛；光催化；自洁Nanometer TiO2 Photocatalytic self-cleaning technology is reviewedAbstract:Nanometer TiO2 photocatalytic self-cleaning are reviewed in this paper, nanometer TiO2 preparation methods and modification methods, and also introduced the research status of nanometer TiO2 photocatalytic self-cleaning technology and its development trend.Key words:Nanometer titanium dioxide; Photocatalytic; Self-cleaning目录摘要 (1)1 引言 (2)2 纳米TiO2光催化的自洁原理 (2)3 纳米TiO2的制备方法 (2)3.1 溶胶－凝胶制备法 (2)3.2 水解-沉淀法水解-沉淀法制备TiO2 (3)3.3 液相沉积法 (3)3.4 水热沉积法 (3)3.5 回流胶溶液相成膜法 (4)4 纳米TiO2的改性方法 (4)4.1 硅烷偶联剂改性法 (4)4.2 掺杂Fe3+改性法 (5)4.3 非金属元素的取代改性法 (5)4.4 ZnFe2O4-TiO2复合结构改性法 (5)4.5 TiO2/WO3双层结构改性法 (6)4.6 TiO2/SiO2复合改性法 (6)5 纳米TiO2光催化的发展现状 (6)6 纳米TiO2光催化的发展趋势 (7)参考文献 (7)1 引言随着人类社会的发展，环境污染问题受到人们越来越多的关注，如何消除或减少工业生产对环境造成的污染已成为一个全球性的问题[1]。