TiO2薄膜的结构及性能研究

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TiO2薄膜的低温制备以及工艺优化和性能研究

ｔｏｓ，ｓｃｓｗａｅｍｏｎ，ｐａａｈｉｇｔｅｏｈｒｓａｔｕｔｒｎｈｔｃｔｌｔｃｉｉｆＴｉｉｎｕｈａｔｒａｕｔＨｎｄｂｔｎｉｎｔｅｃｙｔｌｓｒｃｕｅａｄｐｏｏａａｙｉａｔｖｔｏＯ２ｍｃｙｗａｔｄｅ．Ｔｉｈａｅ，ｃｓａｔｕｔｒｓｒａｅｍｏｐｏｏｙａｄｌｈｂｓｒｔｏｒｐｒｉｓｗｅｅｃａａ — ｓｓｕｉｄｈｅｒｐｓｙｒｔｌｓｒｃｕｅ，ｕｃｒｈｌｇｎｉｔａｏｐｉｎｐｏｅｔｒｈｒｃｆｇｅ
ｏｔｌｗｅｅａｕｅａｄｄｐｉｇｐｆｅｔｏｉｅｅｔｐｏｅｓｃｎ－ｄａｏｔｍｐｒｔｒｎｉｐｎｒｃｓｎｔｕｃｆｇａｓｓｆｅｅｆｃｆｄｆｒｎｒｃｓｏｄｉｆ
ＡｂｔａｔＴａｏ — ｃｙｔｌｔｎｔｓｈａｅＴｉｈｎｆｌｒｒｐｒｄｂｙｉｒｖｄｓｌ— ｇｌｍｅｈ— ｓｒｃ：ｈｅｎｎｒｓａｌｅａａａｅｐｓＯ２ｔｉｍｓｗｅｅｐｅａｅｍｐｏｅｏｉｉｅｔ
ｇｅｆＴｉｓｉｐｏｅｔｈｎｒａｉｇｏｔｒａｕｔａｄｄｃｅｓｎｇｏＨ．Ｔｈｉｈｎｆｌｓｂ — ｒｅｏＯ２ｗａｍｒｖｄｗｉｔｅｉｃｅｓｎｆｗａｅｍｏｎｎｅｒａｉｆｐｈｅＴＯ２ｔｉｍｅｉ
ＬｉＹｏｇ，ＡｉＦａｏｇ，ＹａｎｎｎｒｎｈＨｏｇ

tio2薄膜_退火__解释说明以及概述

tio2薄膜退火解释说明以及概述1. 引言：1.1 概述本文旨在探讨和解释tio2薄膜的退火过程及其对薄膜性质的影响。

tio2薄膜作为一种重要的功能材料，在光电、光催化、电化学等领域具有广泛应用。

而退火作为一种常见的热处理方法，可以引起tio2薄膜结构和性能的变化，因此是研究和改善薄膜性能的关键步骤之一。

1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行介绍。

首先，在引言部分先进行了概述，并解释了文章的目的。

接下来，在第二部分将详细介绍tio2薄膜以及退火对其性质的影响。

然后，第三部分将阐述tio2薄膜退火实验方法与步骤。

随后，在第四部分会对实验结果进行分析和讨论，包括观察表面形貌、比较光学和电学性质以及解读X射线衍射数据等方面。

最后，在第五部分给出本次研究的总结发现及启示，并展望未来可能的研究方向。

1.3 目的本文的主要目的是深入探讨和解释tio2薄膜退火过程中发生的物理变化和机制，并通过实验方法来验证这些变化对薄膜性质的影响。

通过结合实验结果和分析，希望能够增进对tio2薄膜退火行为的理解，并为进一步优化和改善薄膜性能提供参考和指导。

2. Tio2薄膜退火解释说明：2.1 Tio2薄膜的概念与特性：Tio2薄膜是由二氧化钛(Titanium Dioxide, TiO2)材料制成的一种薄片状结构。

它具有许多优异的性质，如高透明性、高折射率、低电阻率和良好的光催化活性等。

这些特性使得Tio2薄膜在许多应用领域具有广泛的用途，包括太阳能电池、传感器、光学涂层和催化剂等。

2.2 退火对Tio2薄膜的影响：退火是指通过加热材料然后缓慢冷却来改变材料的晶体结构和性质。

在Tio2薄膜中，退火过程对其微观结构和物理性质都会产生一定影响。

首先，退火可以减少或去除材料中的内部应力，提高了材料的稳定性和耐久性。

此外，由于Tio2晶体结构中存在一些非平衡位点或缺陷，经过退火处理后这些缺陷可能被修复或消除，从而改善了Tio2薄膜的光电性能。

电子束蒸发沉积TiO2薄膜结构及光学性能的研究

第24卷　第11期2002年11月武　汉　理　工　大　学　学　报J OURNAL OF W UHAN UN I VERSI T Y OF TECHN OLOG YV o l .24　N o .11　N ov .2002文章编号:167124431(2002)1120011204电子束蒸发沉积T i O 2薄膜结构及光学性能的研究王学华　薛亦渝　赵　利　张幼陵(武汉理工大学)摘　要:　研究了工艺条件对电子束蒸发沉积在K 9玻璃上T i O 2薄膜的结构和光学性能的影响。

正交试验结果表明,基片温度是影响薄膜光学常数的主要因素,制备T i O 2薄膜的最佳工艺参数为:基片温度300℃,工作真空2×10-2Pa ,沉积速率0.2nm s 。

采用最佳工艺沉积在透明基片上的T i O 2薄膜在可见光区具有良好的透过特性,同时也得出了薄膜的光学带隙能E g =3.77e V 。

SE M 观察结果表明薄膜为柱状纤维结构,柱状纤维的直径在100～150nm 之间。

关键词:　电子束蒸发;　T i O 2;　光学薄膜中图分类号:　O 484.4文献标识码:　A收稿日期:2002207208.作者简介:王学华(19762),男,博士生;武汉,武汉理工大学材料科学与工程学院(430070).氧化钛(T i O 2)薄膜具有优良的透光性、高折射率和良好的化学稳定性,并且折射率可随制备工艺变化,是非常重要的光学膜,已被广泛地应用于抗反射涂层、干涉滤波片、电致变色窗和薄膜光波导[1]。

制备T i O 2薄膜的PVD 方法主要有反应蒸发[2,3]、反应磁控溅射[4,5]和脉冲激光沉积[6,7]等。

众所周知,薄膜的生长形态、晶体结构和化学计量比对沉积条件极为敏感,工艺参数如基片特性、O 2分压、沉积速率和基片温度对薄膜的致密度、结晶度和光学性能有很大影响。

采用正交试验法研究工艺参数对电子束蒸发沉积在玻璃基片上的T i O 2薄膜光学常数的影响。

TiO2／SiO2复合薄膜的制备及光学性能研究

・６９・
１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１００８ —６７８１．２０１３．０３．０１３
ＴｉＯ２／ｓｉｏ２复合薄膜的制备及光学性能研究
朱永安
（嘉兴学院数理与信息工程学院，浙江嘉兴３１４００１）
摘
要：采用溶胶一凝胶法制备ＴｉＯ２／ｓｉＯｚ复合薄膜，在ＴｉＯ／ｓｉＯ溶胶一凝胶体系中掺杂表面活性剂
十六烷基三甲基溴化铵ＣＴＡＢ，通过简单提拉、迅速蒸发溶剂、后期热处理去除表面活性剂的方法制备出具
关键词：溶胶一凝胶；ＴｉＯ。／ｓｉｏｚ复合薄膜；表面活性剂；有机掺杂
中图分类号：ＴＢ３８３文献标识码：Ａ．文章编号：１００８ —６７８１（２０ｌ３）０３ —００６９一Ｏ５
有纳米结构的有机掺杂ＴｉＯ２／ｓｉＯ复合光学薄膜．利用红外光谱（ＩＲ）研究掺杂薄膜表面的结构特征；利用紫外分光光度计ＵＶ— ＶＩｓ～ＮＩＲ研究不同实验条件下制备的复合薄膜吸收透过性的影响；结合椭偏仪和分光光度计等手段对实验结果进行测量，研究了在实验室条件下ＴｉＯ／ｓｉｏｚ复合薄膜的性能及制备方法，结果表明，实验条件对Ｔｉ０。／ｓｉＯ复合薄膜的制备非常重要．

4. 二氧化钛薄膜

纳米二氧化钛薄膜的制备、特性及应用影响纳米TiO 2薄膜特性的因素纳米TiO 2薄膜的制备与表征纳米TiO 2薄膜的特性纳米TiO 2薄膜的应用第2讲1纳米TiO 2薄膜的特性(一）光催化特性接触角的示意图：在气、液、固三相交界点，气-液与液-固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用q 表示。

(二）超亲水性纳米TiO 2薄膜的特性固体表面与水的接触角越小，亲水性越好，当接触角接近0°时，称之为超亲水性。

1(二）超亲水性纳米TiO 2薄膜的特性二氧化钛的光致亲水性这一现象的发现实际上是1995年在TOTO 公司实验室中的一个偶然现象。

他们发现如果在二氧化钛膜的制备过程中加入一定量的SiO 2，在紫外光照下薄膜就获得了超亲水性。

年Wang 等在《Nature 》上撰文报道了经紫外光照射的二氧化钛薄膜具OTiOTiO O TiTiO 2纳米TiO 2薄膜的特性超亲水机理水角：72º（光照前）（光照后）纳米TiO 2薄膜的特性超亲水机理1关于TiO 2薄膜的光致超亲水性机理有一种观点认为光致亲水性是由于光催化降解了吸附在二氧化钛表面的有机物所致。

目前比较认同的观点是二氧化钛表面的超亲水性起因于其表面结构的变化：在紫外光的照射下，氧化钛价带的电子被激发到导带，电子和空穴向氧化钛表面迁移。

电子与纳米TiO 2薄膜的特性纳米TiO 2薄膜的特性(三）抗菌和除臭特性TiO 2薄膜的抗菌和杀毒作用是基于有光谱抗菌性，它可杀除大肠杆菌、绿脓菌、葡萄球菌、霉菌、化脓菌沙门氏菌和曲菌等200多种病毒细菌，其杀毒率高达由于细菌属于单体有机物大分子，光催化杀菌效应是细菌和多种1影响TiO 2薄膜特性的因素(一）影响TiO 2薄膜光催化的因素TiO 2薄膜自身特性TiO 2晶相结构(A > R > (B) > Am 粒径搅拌状况（超声）(二）影响TiO 2膜超亲水特性的因素1.晶相结构的影响影响TiO 2薄膜特性的因素影响TiO 2薄膜特性的因素2.晶面的影响TiO 2单晶表面超亲水性研究表明：TiO 2(110)面和（100）面比（001）更容易受光激发具有超亲水性，这是由于各个晶面具有不同的钛配位结构。

TiO2薄膜制备与性能解读

目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 绪论 (3)2 国内外研究文献综述 (5)2.1 TiO的结构 (5)2薄膜亲水性原理 (5)2.2 TiO2薄膜结构及其性能的影响 (6)2.3 相关参数对TiO22.3.1 晶粒尺寸 (6)2.3.2 结晶度和晶格缺陷 (6)2.3.3表面积和表面预处理 (6)2.3.4 表面羟基 (6)2.3.5 薄膜厚度 (7)3 实验部分 (8)3.1 实验系统介绍 (8)3.2 衬底的选择及清洗 (9)薄膜的实验步骤 (9)3.3 直流磁控溅射制备TiO23.4 亲水性测试 (9)4 实验结果及参数讨论 (10)薄膜的工作曲线的影响 (10)4.1 氧流量对TiO24.2 溅射功率的选择及其对薄膜的性能影响 (11)4.3 总气压对薄膜性能的影响 (13)4.4 氧氩比对薄膜亲水性的影响 (13)4.5 基片温度对薄膜性能的影响 (14)4.6 热处理对薄膜性能的影响 (16)结论 (18)谢辞 (19)参考文献 (20)直流磁控溅射法制备TiO2薄膜摘要：本文利用直流磁控溅射法在不同条件下制备玻璃基TiO2薄膜样品，并检测了薄膜的超亲水性。

研究了沉积条件例如溅射总气压，氧气和氩薄膜最佳性气的相对分压，溅射功率，基片温度和后续热处理对TiO2薄膜是无定型且能的影响。

实验结果显示：在较低温度下沉积的TiO2亲水性较差。

相反，在4000C到5000C范围内退火过后，薄膜表面呈现超亲水性能。

本文在实验中获得的最佳制备条件为：溅射功率为94 W，溅射气压在2.0Pa，氧氩比是2:30，基片温度为400 0C，最后在空气气氛中退火，温度为4500C。

关键词：直流磁控溅射；TiO2薄膜；超亲水性；退火温度Preparing TiO2 Films by DCReactive Magnetron SputteringAbstract: In this paper TiO2films are deposited on the glass substrates by DC reactive magnetron sputtering at different conditions. Super hydrop-hilicity of TiO2 thin film has been examined.The influences of thedeposition such as the total sputtering gas pressure，their relativeoxygen and argon partial pressure,sputtering power,substrate temper-atrue and post-annealing temperature on the optimum performanceof the TiO2 thin film are studied. The results showed that the TiO2thin film sputtered at low temperature is amporphous and has arather poor hydrophilicity.In contrast,annealed at a temperature ran-ging from 400 0C to 500 0C,super hydrophilicity of the anataseph-ased TiO2film can be observed.The best conditions obtained arethat sputtering power is 94 W,sputtering pressure is 2.0 Pa,oxygenargon ratio is 2:30,substrate temperature is 4000C and annealing temperature in air atmosphere is 4500C.keywords:reactive magnetron sputtering;TiO2 thin film;super hydrophilicity;annealing temperature1 绪论TiO2有独特的光学、电学及化学性质，已广泛用于电子、光学和医学等方面。

二氧化钛薄膜的研究进展(2-24)

二氧化钛薄膜的研究进展引言TiO2是一种性能稳定的半导体材料，具有氧化活性高，对人体无毒害、成本低和无污染等特点，在许多领域有广泛的用途。

TiO2薄膜具有良好的化学稳定性、电学性能、优良的光催化特性和亲水性，使其在污水处理、空气净化、电子材料、光学材料、生物材料和金属表面防护等方面呈现出巨大应用潜力。

目前，TiO2薄膜的制备方法有很多，大体可以分为两大类：物理法和化学法。

物理法主要是利用高温产生的物质蒸发或电子、离子、光子等高能粒子的能量所造成的靶物质溅射等方法，在衬底上形成所需要的薄膜；化学法是利用化学反应在基片上形成薄膜的方法。

[1]制备方法1 溶胶-凝胶法溶胶－凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。

凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。

溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜一般以钛醇盐及其相应的溶剂为原料，加入少量水和络合剂，经搅拌和陈化后形成溶胶，然后利用浸渍-提拉法、旋转涂层或喷涂等方法涂在基片表面，经过焙烧后形成薄膜。

常用的钛醇盐主要有：钛酸乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸丁酯、钛酸四丁酯、四氯化钛和三氯化钛等等。

姚敬华等[2]人以钛白粉厂价格低廉的偏钛酸为原料,采用溶胶-凝胶法,结合微乳化技术和共沸蒸馏的工艺路线,制备了纳米锐钛矿型TiO2粉体。

用电镜(TEM)及X射线衍射(XRD)技术进行了表征。

结果表明:TiO2结晶良好,分布均匀,无团聚现象。

将一定量偏钛酸和NaOH按一定量比混合,再按一定固液比用水稀释,搅拌均匀后转入蒸馏瓶中,在沸腾状态下回流2 h后转入烧杯.在搅拌条件下,缓慢加入一定体积的浓硝酸至沉淀溶解,得到浅白色半透明状溶液。

在此溶液中加入一定体积的8%DBS溶液和二甲苯,搅拌30 min静置,液体分为3层(3相),取中间相进行蒸馏,至馏出液中不分层为止,过滤,将滤渣在80℃烘 4 h后,放入茂福炉,在650℃下灼烧3 h后得纳米TiO2微粒。

纳米TiO2薄膜的制备及其光催化性能研究

粉体呈锐钛矿相，８０经０ ℃退火得到了锐钛矿相与金红石相的混合晶相，９０经０ ℃退火完全转化为金红石相。薄
膜表面粒子分布均＞，面平均粗糙度为１５ｎ该薄膜具有较高的光催化活性，直接用于光催化降解有机－表－ｊ．４ｍ，可
ｔｒｕｎｎｏａｎｔｓｈｓｅｎｅｌｇｆｏ３０ｔ０ ℃ ．ｔｔｒｓｉｔｘｄｐａｅｓｒｃｕｅｏｎｔｓｕｅｔｒｓｉｔｎａａａｅｐａｅｗｈｎａｎａｉｒｍ０ ℃ ｏ７０ｎｉｕｎｎｏａｍｉｅｈｓｔｕｔｒｆａａａｅａｄｒｔｌｗｈｎａｎａｉｇａ０￣，ｎｔｔｒｓｉｔｉｇｅｒｔｅｐａｅｗｈｎａｎａｉｇａＯ￣Ｔｈａｔｃｅｉ— ｎｕｉｅｎｅｌｔ８０Ｃａｄｉｕｎｎｏａｓｎｌｕｉｈｓｅｎｅｌｔ９ＯＣ．ｅｐｒｉｌｓｄｓｅｎｌｎｔｉｕｅｏｈｉｓｒａｅａｅｈｍｏｅｅｕｎｈｖｒｇｕｆｃｏｇｎｓｓ１５ｎ￣Ｔｈ０２ｔｉｉｈｓａｒｂｔｎｔｅｆｍｕｆｃｒｏｇｎｏｓａｄｔｅａｅａｅｓｒａｅｒｕｈｅｓｉ．４ｎｌｅＴｉｈｎｆｍａｌｖｒｏｄｐｏｏａａｙｉＩａｅａｐｉｄｉｎｉｌｓｓｃｓｐｏｏａａｙｉｅｒｄｔｎｏｒａｉｏｏｎｓａｄｅｙｇｏｈｔｃｔｌｓｓｔｃｎｂｐｌｍａｙｆｄ，ｕｈａｈｔｃｔｌｔｃｄｇａａｉｆｇｎｃｃｍｐｕｄ，ｎ．ｅｎｅｏｏ

TiO2薄膜的结构及性能研究

钛氧膜的结构及性能研究摘要：主要介绍关于钛氧膜的能带结构，晶体结构以及钛氧膜的生物相容性能和表面活性等问题，还有钛氧膜的化学处理方法。

关键字：钛氧膜结构生物相容性表面活性TiO2有独特的光学、电学及化学性质,已广泛用于电子、光学和医学等方面。

例如,作为氧传感器用于湿敏、压敏元件及汽车尾气传感器；作为光催化剂,可实现有机物的光催化降解,具有杀菌、消毒和处理污水等作用；利用其亲水亲油的“双亲”特性,可使镀有钛氧膜的物体具有自清洁作用,从而达到防污、防雾、易洗、易干等目的；而金红石相钛氧膜是很好的人工心脏瓣膜材料。

对于TiO2的研究主要集中在制备、结构、性能和应用等方面。

在TiO2性能方面的研究,尤以对其生物相容性和光催化性能的研究最为丰富。

Ti-O膜作为生物活性材料在生物体内可以长期稳定存在且不与生物组织发生物化反应，即具有良好的生物相容性，但其缺点在于植入生物体内后，不能有效地在材料表面形成有正常的细胞并维持长期的活性。

国内外很多的研究者采用各种表面改性工艺方法，对材料表面进行生物活化或有机/无机复合等使材料表面挂带—COOH、—OH、—NH2等反应性基团，然后通过形成共价键使生物分子如蛋白质、多肽、酶和细胞生长因子等固定在材料表面，充当邻近细胞、基质的配基或受体，在材料表面形成一个能与生物体相适应的过渡层，以达到活化钛氧膜表面的效果。

目前，对钛氧膜的表面改性方法主要包括离子表面注入法，碱处理以及酸活化处理等方法。

1 氧化钛的能带结构与晶体结构1.1氧化钛的能带结构氧化钛的能带结构如图1-1所示［1］。

以金红石相为例，锐钛矿相的结构基本与其一致。

氧化钛能带结构是沿布里渊区的高对称结构，3d轨道分裂为e g与t2g 两个亚层，但它们全是空的轨道，电子占据s和p能级；费米能级处于s、p能带和t2g能带之间；最低的两个价带相应于O2s能级。

接下来6个价带相应于O2s 能级，最低的导带是由O3p产生生的，更高的导带能级是由O3p产生的。

二氧化钛薄膜的表征分析

二氧化钛薄膜的表征分析二氧化钛（TiO2）是一种常见的、结构稳定的化合物，具有独特的光催化活性，是化学工业和环境保护领域中非常重要的材料。

在近几十年来，二氧化钛薄膜的研究取得了巨大的进步，并且在催化、储存能源、光动力、传感器、水处理等多个领域被大量应用，因此，对二氧化钛薄膜的表征和分析显得尤为重要。

二氧化钛薄膜是一种被广泛用于各种应用中的薄膜，其表征分析要求许多参数的考量。

首先，二氧化钛薄膜的化学成分应该考虑，即它是否含有其他元素，如氧、氮等。

其次，需要对薄膜的结构进行表征，如晶体结构、尺寸、缺陷、密度等参数和特性，这些参数可用X 射线衍射、扫描电子显微镜（SEM）等手段进行研究。

第三，可以利用电子能谱（XPS）和光谱分析（Raman、FTIR）来研究薄膜的表面性能，从而更加深入地了解薄膜的结构及其化学组成，以便有效地研究薄膜的形成机制。

此外，对二氧化钛薄膜还需要进行力学性能表征分析，如硬度、抗拉强度、延展率和抗压强度等，这可以通过用荷电表表面能谱测试和拉伸试验仪等仪器来测量。

另外，二氧化钛薄膜的光学性能也需要进行表征，如透射率、反射率、吸收率等，可以用反射光谱仪和激发源等仪器进行测量。

最后，二氧化钛薄膜的催化性能也是需要充分表征和考量的，通常可以通过荧光光谱分析和UV-Vis吸收光谱分析来研究催化剂性能，以判断催化剂的活性和活性中心的种类。

因此，虽然二氧化钛薄膜的研究已经取得了巨大的进展，但是有关表征分析也仍然是一个挑战，需要开发出新的技术和分析方法，利用这些方法对薄膜表征特性进行充分研究，以提高薄膜的性能，使其能够满足各种应用需求。

总之，二氧化钛薄膜的表征分析是一个复杂的而又重要的问题，需要从化学组成、结构特征、表面性能、力学性能、光学性能以及催化性能等多方面全面研究，从而有效的控制薄膜的结构及性能。

以上就是有关二氧化钛薄膜的表征分析的内容。

以上内容不仅有助于更全面而准确地了解薄膜的各项性能参数，并能指导薄膜的研发及应用，也有助于加深我们对二氧化钛薄膜的表征和分析机理的理解，以便指导薄膜的未来发展。

纳米钛基TiO2薄膜生长特点和生物活性研究

人体骨变形不一致，造成３ＧＰ）使易
骨疏松和植人体松动失效１即所谓的“ 力遮挡 ” ，应效
应ｌ。从安全性和生物相容性看，钛比任何一种生４］纯
表１薄膜溅射的实验参数
助
对
抖
２１年第５４）００期（１卷
纳米钛基Ｔｉ薄膜生长特点和生物活性研究Ｏ２
于春杭，红红，晓静，邵许翟瑞
（苏大学材料科学与工程学院，江江苏镇江２２１）１０３
摘要：采用直流磁控溅射法分剐在纳米晶体钛和
Ｔａｅ１ＤｅｓｔｏｒｍｅｅｓｏｈｅＴｉｈｉｉｍｓｂｌｐｏｉｉｎｐａａｔｒｆｔＯ２ｔｎｆｌ本底真空度（ａ工作气压（）氩气流量（／ｎ氧气流量（／ｎ功率（）衬底温度（）Ｐ）Ｐａｍｌｍｉ）ｍｌｍｉ）Ｗ ℃ 靶基距（ｍ）积时间（ｎａｒ沉ｍｉ）
中图分类号
溅射
中图分类：
Ｔ４；Ｇ４．Ｂ３Ｔ１６２
；．
文献标
文献标识码：
Ａ
２实验
一一一
文章编号：０１９３（０００ —８４０１０ —７１２１）５０４－３
２１块体纳米晶体钛的制备．试验所用基材为经低温大应变量变形加工制备的块体纳米结构商业纯钛＿（ＰＴ）５Ｃ — ｉ。其 “ ］晶体缺陷 ” 密

PVA／MMT／TiO2复合薄膜的结构与性能研究

ｃｍｐｏｉｅｆｌｈｄｈｇｉｉｌｉｈｔｔａｓｔａｃｎｉｈａｓｒｉｇｃｐｂｉｉｏｌａｉｌｔｒｄａｉｎｏｓｔｍａｉｈｖｓｂｅｌｇｎｍｉｔｎｅａｄｈｇｂｏｂｎａａｌｔｆｒｕｔｖｏｅａｉｔ．ｉｒｙｒｏ
中图分类号：Ｔ３５９Ｑ２．
文献标识码：Ｂ
文章编号：１０５７（０７３— ０９— ４０５— ７０２０）００２０
ＳｔｙｏｒｃｕｒｎｄＭｅｈａｃｌＰｒｐｅｔｅｆｕｄｆＳｔｕｔｅａｃｎｉａｏｒｉｓ０
ｏｆ兀１，ＳＥＭｎｄＴＧ，ａｈｃａｉａｒｐｒｉｓａｄｏｉａａｓｔｎｅｏｈｌｓｗｅｅｓｕｅｔＲａｎｄｔｅｍｅｈｎｃｌｐｏｅｅｐｔｌｔｎｍｉｔｃｆｔｅｆｍｒｔｄｉｄａｔｎｃｒａｉｔａｍｅＴｈｅｕｔｈｗｅｈｅｓｍｅｔ．ｉｅｒｓｌｓｓｏｄＭＭＴｎＯ２ｐｒｉｌｓｗｅｌｄｓｅｓｄｉｅｐｏｙｍｉｅｍａｒｘＡｓｔｅａｄＴｉａｃｅｌｉｐｒｅｎｔｌｉｄｔｉ．ｔｈｈ
Ｋｅｗｏｄ：ＰｙｒｓＶＡ；ｎｅｃｌｔｎＭｅｏＩｔｒａａｉｔｄ；ＳｌｅｔｏＭｅｈｉａｒｐｒｅ；Ｏｔａｒｎｍｉｏｈｏ — ｌＭｅｈｄ；ｇｃａｃｌＰｏｅｉｓｐｉｌｔｅｔｏｐｒｉｌｓｔｅｄｃｍｐｓｔｎｔｍｐｒｔｒ，ｔｎｉｔｅｇｈ，ｒｈｇｅｔａｎｙｅｇｓｃｅｅｔｏｗａｃｅ，ｈｅｏｏｉｏｅｅａｕｅｅｓｅｓｒｎｔｉｔａｌｅｒｇｉｈｔｉｌｇｎｉ

TiO2的结构性能及应用

图3 能带结构
-4-
2.2 TiO2能带结构
◆ TiO2半导体的禁带宽度较大，金红石型TiO2的禁带宽度为3.0ev，锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2ev ◆ 半导体的吸收阈值λg与禁带宽度Eg有密切的关系，关系式为： λg(nm)=1240/Eg(ev)
根据公式，锐钛矿对应催化所需入射的最大波长为387nm。
◆ 半导体的禁带宽度越大，则对应产生的光生电子和空穴的氧化还原电极电势越高。 ◆ TiO2的能带位置与被吸附物质的还原电势，决定了其光催化反应的能力。
-5-
3.1 TiO2光催化性
◆ TiO2是一种n型半导体，其光催化能力可以用能带结构来解释。 ◆当用λ小于或等于387nm的紫外光照射锐钛矿TiO2时，价带上的电子（e-）将被击激发迁跃至导带，并在价带上产生相应的空穴（h+）形成光生电子空穴对（e-h+）。这些光激发产生的电子-空穴对有的在短时间内发生了复合，有的在能量的作用下分离并迁移到 TiO2表面的各个位置，与吸附在表面的物质发生了氧化还原反应。其反应机理如图4。
TiO2的结构性能及应用
导师：cc授主讲人： cc
目录
01
TiO2能带结构
TiO2晶体结构
02 03
TiO2光催化性及超亲水性
TiO2的应用
04
1.1 TiO2晶体结构
◆ 二氧化钛（化学式： TiO2 ）晶型有三种：板钛矿、锐钛矿、金红石

◆ TiO2的晶体结构取决于[TiO6]八面体是如何连接的
◆ 锐钛矿结构是由[TiO6]八面体共顶点组成，而金红石和板钛矿结构则是
由[TiO6] 八面体共顶点且共边组成。
a 共边 b 共顶

TiO2-SiO2_多功能薄膜的制备及其性能研究

第52卷第11期表面技术2023年11月SURFACE TECHNOLOGY·347·TiO2-SiO2多功能薄膜的制备及其性能研究向军淮，徐志东，王军*（江西科技师范大学江西省材料表面工程重点实验室，南昌 330013）摘要：目的改善普通玻璃的防雾性能。

方法采用溶胶−凝胶法在玻璃表面制备均匀透明的x TiO2-(1−x)SiO2（x为1.00、0.75、0.50、0.25、0）复合薄膜。

利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征TiO2-SiO2复合材料的微观结构和表面形貌，通过紫外可见近红外分光光度计、接触角测试仪测试TiO2-SiO2复合薄膜的光学性质和润湿性，通过热水浴实验评价镀膜前后玻璃的防雾性能。

结果XRD测试结果表明，TiO2-SiO2复合材料由锐钛矿相TiO2和非晶相SiO2构成，其相结构随着TiO2含量的变化而变化。

SEM和AFM结果表明，在TiO2-SiO2复合薄膜中，当SiO2的物质的量分数小于50%时，TiO2-SiO2复合薄膜表面均匀致密、粗糙度低；当SiO2的物质的量分数大于75%时，复合薄膜表面出现了孔洞和大颗粒，粗糙度增大。

光学性质测试结果表明，在TiO2-SiO2复合薄膜中，当SiO2的物质的量分数大于50%时，镀膜后的玻璃在可见光范围内的平均透过率高于85%。

润湿性测试结果表明，镀膜后玻璃表面的亲水性明显增强，当SiO2的物质的量分数小于50%时，TiO2-SiO2复合薄膜的接触角低于5°，表现为超亲水。

防雾性能测试结果表明，在玻璃表面制备TiO2-SiO2复合薄膜后，玻璃具有良好的防雾性能。

评价了0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜的耐久性，在室内放置60 d后，0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜的平均透过率在84%以上，且具有防雾性能，表明其耐久性较好。

结论在玻璃表面制备的0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜在可见光范围内具有高透明度和良好的防雾性能，且该薄膜的耐久性较好。

TiO2-Mo薄膜晶态结构、透过率和亲水性等性能的研究

关键词：磁控溅射，非晶态ＴＯ一ｏ薄膜，透过率，亲水性ｉＭ
ＴＯ薄膜是理想的光催化材料，在环保领域应用广泛，许多研ｉ
究者把掺杂其他元素作为提高其光催化性能的有效途径。本内和在它上面的其他原子、分子、离子～０所形成的吸附层信息。
２ｍ０Ａ．扫描速度：１ｎｍｉ）０ｍ／ｎ；
膜的玻璃的光催化自洁净和防雾等功能有重要影响。
２实验结果及讨论
２１ＴＭ薄膜晶相组成分析．ｉ一ｏ０用ｘ射线衍射法（Ｒ）对薄膜的微观结构进行测试，结果如ＸＤ
图１所示，没有明显的衍射峰，只是在２０＝２．８时有一个很小的８５。
１２制备薄膜的简要流程．
峰１，但并不具有晶体衍射峰的特征，仅表明样品可能有一定的结晶倾向，还有可能是其他原因（如杂质、玻璃基片等）造成的，但总体来说制备的ＴＯ一Ｍ薄膜为非晶态结构，主要原因是薄膜的ｉｏ
设定实验条件为已经优化好的工艺参数。即在室温下，氧流量为３ＳＣ０ＣＭ，溅射功率２０，溅射偏压１０，掺杂方式为对掺，０Ｗ０Ｖ
① ＪＧ４０磁控溅射镀膜机（Ｙ型射频功率源，射频频率ＰＦ一８ｓ
１．ＭＨ）３５ｚ；
首先将试样的镀膜面放在距３低压汞灯光源３ｃＯｗ０ｍ处，垂直照射３ｍｎ０ｉ，测试中水滴到试样表面的距离设置为２ｍ，水滴落到薄膜ｍ上后立刻测试润湿角，为了实验结果的准确性，整个测试操作必须在３ｓ０内完成，即可得到薄膜的光致亲水性结果。亲水性对镀ＴＯｉ

材料科学与工程学科中静电纺丝技术制备TiO2纳米纤维薄膜的研究

材料科学与工程学科中静电纺丝技术制备TiO2纳米纤维薄膜的研究静电纺丝技术在材料科学与工程学科中具有广泛应用，其中之一是用于制备TiO2纳米纤维薄膜。

TiO2纳米纤维薄膜具有很高的比表面积和优异的光催化性能，在环境净化、光电催化制氢、染料敏化太阳能电池等领域具有重要的应用前景。

在本文中，我们将介绍静电纺丝技术制备TiO2纳米纤维薄膜的研究进展，并分析其在各个领域中的应用。

首先，静电纺丝技术是一种将高分子溶液通过高电压静电场作用下形成纤维的方法。

通过调整高分子聚合物的浓度、电场强度和纺丝距离等参数，可以获得不同直径和形态的纳米纤维。

在制备TiO2纳米纤维薄膜中，通常使用聚合物作为模板材料，将TiO2颗粒或前驱体分散在聚合物溶液中，然后通过静电纺丝技术制备纳米纤维薄膜。

制备的纳米纤维薄膜可以通过热处理或光照等后续步骤进行晶化，得到TiO2具有优异性能的薄膜。

在环境净化领域，TiO2纳米纤维薄膜具有良好的光催化性能。

光催化过程中，纳米纤维薄膜可以通过对有害气体的吸附和光解作用，将其分解为无害物质。

由于TiO2纳米纤维薄膜具有很高的比表面积和较好的可见光响应性能，可以有效提高光催化反应的效率。

此外，纳米纤维薄膜还具有良好的机械稳定性和低压降特性，可以实现高效的气体处理。

因此，TiO2纳米纤维薄膜在室内空气净化、有机废气处理等方面具有广阔的应用前景。

在光电催化制氢领域，TiO2纳米纤维薄膜可以作为光电极材料，用于水光电解制氢。

纳米纤维薄膜具有大量的活性表面，可以有效提高光生电子-空穴对的分离效率。

通过对纳米纤维薄膜的表面进行修饰，如导入负载剂、调整晶相结构等，可以进一步提高其催化活性和稳定性。

研究表明，静电纺丝制备的TiO2纳米纤维薄膜在光电催化制氢中具有良好的性能，在利用太阳能进行无污染氢能生产方面具有巨大潜力。

此外，TiO2纳米纤维薄膜还可以应用于染料敏化太阳能电池。

染料敏化太阳能电池是一种新兴的太阳能转化技术，其基本原理是通过将染料吸附在光电极上，利用光生电子-空穴对的分离产生电流。

稀土元素掺杂TiO2薄膜的制备及其光学性能研究

ｔｉｍｓｈｄｎｏｒｓａｌｓＵＶ— ｓａｓｒｉｎａｙｉｈｉｍｓｉｄｉａｅｈｔｔｉｍｓｄｅｈｅｆｌａａｎｃｖｔｌｉ．ｎｅＶｉｂｏｐｔｏｎａｌｓｓｏｆｔｅｆｌｎｃｔｄｔａｈｅｆｌｏｐｄ
毒等特点，在光催化领域引起了广泛的研究兴趣ｌ。】］同ＴＯ粉体相比，Ｏ薄膜是负载在玻璃、瓷和金ｉＴｉ。陶
属等不同的基材上，因此催化剂更易于回收］。然而，ｉ催化剂因其带隙较宽，部分太阳ＴＯ光大光不能得到利用，催化活性不够高。而稀土元素（）ＲＥ存在多化合价，ＴＯ中掺人少量稀土元素有利于光在ｉ生电子和空穴的分离，提高其离子效率［。此外，６］掺杂稀土元素后，ｉＴ０吸光范围有望向可见光区拓宽，从而提高ＴｉＯ的光催化活性，因此稀土掺杂ＴＯ膜ｉ薄材料具有研究价值。本工作采用溶胶一胶方法和提凝拉的方式制备了稀土Ｙ和Ｈｏ掺杂和无掺杂的抖蚪
ｔｎａａｙｉｈｗｅｈｔｔｅｆｍｓｃｙｔｌｚｄｗｅｌｗｉｈａａａｅｃｙｔｌｎ．ＡＦＭｎｌｓｓｓｏｄｉｎｌｓｓｓｏｄｔａｈｉｒｓａｌｅｌｏｌｉｔｎｔｓｒｓａｌｅｉａａｙｉｈｗｅ
近年来，Ｏ以其优良的光催化活性、Ｔｉ。良好的化学稳定性和热稳定性、二次污染、刺激性、全无无无安

介孔tio2薄膜

介孔tio2薄膜介孔TiO2薄膜是一种具有许多应用前景的材料，它具有高比表面积、高孔隙度、优异的光学和电学性能等特点。

本文将从以下几个方面对介孔TiO2薄膜进行详细介绍。

一、介孔TiO2薄膜的制备方法1. 溶胶-凝胶法：该方法是将钛酸酯等前驱体在水或有机溶剂中加入表面活性剂或聚合物，形成胶体，然后通过热处理或紫外光辐射等方式制备出介孔TiO2薄膜。

2. 模板法：该方法是利用硅胶、聚苯乙烯等模板，在其表面沉积钛酸酯等前驱体，经过热处理后，去除模板即可得到介孔TiO2薄膜。

3. 水热法：该方法是将钛酸酯等前驱体在水中加入氢氧化钠等碱性物质，在高温高压下反应生成介孔TiO2颗粒，再通过涂覆或喷涂等方式得到介孔TiO2薄膜。

二、介孔TiO2薄膜的表征方法1. 扫描电子显微镜（SEM）：该方法可以观察到介孔TiO2薄膜的形貌和孔径大小。

2. 透射电子显微镜（TEM）：该方法可以观察到介孔TiO2薄膜的内部结构和晶体形态。

3. X射线衍射（XRD）：该方法可以分析介孔TiO2薄膜的晶体结构和晶格参数。

4. 红外光谱（FTIR）：该方法可以分析介孔TiO2薄膜的化学键和官能团。

5. 紫外-可见光谱（UV-Vis）：该方法可以分析介孔TiO2薄膜的吸收光谱和光催化性能。

三、介孔TiO2薄膜的应用领域1. 光催化材料：由于介孔TiO2具有高比表面积和优异的光学性能，因此可用于制备高效率的光催化材料，如污水处理、空气净化等领域。

2. 电池材料：由于介孔TiO2具有优异的导电性能和高比表面积，因此可用于制备锂离子电池、太阳能电池等材料。

3. 传感器材料：由于介孔TiO2具有高比表面积和优异的化学特性，因此可用于制备气敏传感器、生物传感器等材料。

4. 其他领域：介孔TiO2还可用于制备催化剂、涂料、光学薄膜等领域。

四、介孔TiO2薄膜的发展趋势1. 多功能化：未来的介孔TiO2薄膜将具有多种功能，如光催化、电化学、生物医学等多种应用。

磁控溅射制备TiO2薄膜及其光学特性研究

磁控溅射制备ＴＯｉ２薄膜及其光学特性研究
周继承，陈宇，保星赵
（中南大学物理科学与技术学院，湖南长沙４０８）１０３摘要：采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备ＴＯｉ薄膜．用紫外一可见光分光光度计和ＡＭ分别表征Ｆ了薄膜的透射率和表面形貌，用包络线法详细研究了不同衬底温度下ＴＯ薄膜的光学特性．ｉ结果表明：薄膜在可见光波段有很高的透明度，且随着衬底温度的升高，薄膜的透射率略有增加，薄膜的折射率和吸收系数增大，薄膜的光学带隙减小；同时，薄膜表面粗糙度减小，薄膜变得平整．关键词：ｉ薄膜；ＴＯ直流反应磁控溅射；底温度；衬光学特性；包络线法
ａｄｔｅｆｌｂｃｍｅｖｎ．ｎｈｍｅｏｓｅｅｉ
Ｋｅｗｏｄｓ：Ｏ２ｔｉｌ；ＤＣｅｃｉｅｍａｎｅｒｎｓｕｔｒｎｙｒＴｉｈｎｆｍｉｒａｔｖｇｔｏｐｔｅｉｇ；ｓｂｓｒｔｅｕｔａｅｔｍｐｅａｕｒｒｔｅ；ｏｔｃｌｐｏｅｉｓ；ｅｖｌｐｐｉａｒｐｒｅｔｎｅｏｅ
中图分类号：４４０８文献标识码：Ａ文章编号：０９— ７Ｘ（００６— ０１０１０６１２１）００６ — ４
Ｔｈｐｉａｒｐｅｔｓｏｉａｉｍｉｘｄｈｎｆｌｓｅｏｔｃｌｐｏｒｉｆｔｔｎｕｅｄｏｉｅｔｉｍｉ
ｔｅｆｌｓｏｅｖｄｂＭｎｈｒｎｍｉｓｏｐｃｒｒａｕｅｙＵＶ —ＶＩｒｎｍｉａｃｐｃｒ・ｈｍｓｗａｂｓｒｅｙＡＦａｄｔｅｔａｓｓｉｎｓｅｔａｗｅｅｍｅｓｒｄｂｉＳｔａｓｔｎｅｓｅｔｏｔｓｏｅｃｐ．Ｔｈｐｉａｒｐｒｉｓｏｈｌｔｄｆｒｎｕｓｒｔｅｅａｕｅｈａｅｂｅｎｓｕｉｄｕｉｇｔｅｅｅｏｅｅｏｔｃｌｐｏｅｔｅｆｔｅｆｍｓａｉｆｅｔｓｂｔａｅｔｍｐｒｔｒｖｅｔｄｅｓｎｈｎｖｌｐｉｅｍｅｈｄｔｏ．Ｔｈｅｕｔｈｗｈｔｔｅｆｍａｅｙｈｇｒｎｐｒｎｙｉｉｉｌｉｈｖａｄ，ｂｅｉｅｅｒｓｌｓｓｏｔａｈｌｈｓｖｒｉｈｔａｓａｅｃｎｖｓｂｅｌｇｔｗａｅｂｎｉｓｄｓ，ｗｉｈｎｔｔｅｉ－ｈｃｅｓｆｓｂｔａｅｔｍｐｒｔｒｒａｅｏｕｓｒｔｅｅａｕｅ，ｔｅｔａｐｒｎｙｉｃｅｓｓｓｉｈｌｈｒｎｓａｅｃｎｒａｅｌｇｔｙ，ｔｅｒｆａｔｖｎｅｎｈｅａｓｒｔｏｏｆ－ｈｅｒｃｉｅｉｄｘａｄｔｂｏｉｎｃｅｆｐｉｃｅｔｏＯ２ｔｉｌｎｒａｅ，ａｄｔｅｏｔｃｌｂｎａｅｒａｅ．Ｍｅｎｉｅ，ｔｅｓｒａｅｒｕｈｅｓｄｅｒａｅｉｎｆＴｉｈｎｆｍｓｉｃｅｓｉｎｈｐｉａａｄｇｐｄｃｅｓｓａｗｈｌｈｕｃｏｇｎｓｃｅｓｓｆ

电解制备二氧化钛薄膜的研究

电解制备二氧化钛薄膜的研究二氧化钛（TiO2）是一种重要的半导体材料，具有多种优良的物理化学性能，如稳定性、硬度等，因此被广泛应用于光电子器件、太阳能电池、储能设备等领域。

制备 TiO2 薄膜的方法中，电解法是一种简单易行的制备方式。

在这种方法中，电极表面通过电极化学反应生成 TiO2 薄膜。

本文将介绍 TiO2 薄膜的电解制备方法及其研究进展。

一、TiO2薄膜的电解制备方法1、传统的电化学沉积法传统的电化学沉积法是将电极浸入含有钛盐的电解液中，通过施加电压使电极表面发生电化学反应，生成二氧化钛。

其中钛盐可以是 TiSO4、 TiCl4、Ti(CH3COO)4 等。

在这种方法中，电极表面的生成情况与电极材料、电场强度、电解液浓度、温度等因素有关。

2、阳极氧化法阳极氧化法是一种简单、快速、低成本的TiO2 薄膜制备方法。

在这种方法中，将钛制品放入电解液中作为阳极，加上外部直流电源施加电压，通过电解反应在钛制品表面形成 TiO2 陶瓷膜。

该方法可以得到高品质的 TiO2 膜，并且可以通过调节电解液成分和工艺参数来控制膜的厚度和组成。

3、阴极反应生长法阴极反应生长法将TiO2 的制备完整依托于阴极反应。

通过调节电解液的组成和形成条件，实现在阴极表面上定向沉积 TiO2 薄膜。

通过选择筛选合适的阴极表面材料和制备条件，可以实现制备具有优异性能的 TiO2 薄膜。

二、电解制备 TiO2 薄膜的发展现状电化学沉积法是一种较早研究的 TiO2 薄膜制备方法，已经成为了一种比较成熟的技术方案。

历经多年的研究，目前已经有了一些较为久负盛名的学者，如Cowper 、Haynes 等，他们对电化学沉积法的机理进行了深入的研究，并取得了诸多可喜的研究成果。

阳极氧化法相比于传统的电化学沉积法有更多的应用前景。

阳极氧化法以便宜易得的钛制品作为原材料，通过阴极反应入侵制备 TiO2 薄膜的方法获得的 TiO2 薄膜能带结构和光学性质等方面的特性明显优于传统的电化学沉积法。