静电自组装铁电超薄膜及其性能研究

利用静电自组装方法在石英玻璃表面交替沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和聚偏氟乙烯(PVDF)超薄膜,制得PDDA/PVDF铁电复合超薄膜.通过石英晶体微天平实时监测超薄膜的沉积,研究了超薄膜的表面形貌、结构及电性能.结果表明,自组装每层PVDF超薄膜的厚度为7.5 nm;PDDA/PVDF铁电复合超薄膜的表面平整、均匀,其中C1s的光电子能谱与极化处理后充负电荷的PVDF铁电聚合物一致,但F1s由于溶解再组装过程而降低了0.3 eV;静电自组装材料纳米级的薄膜厚度和聚合物的络合作用导致了铁电复合超薄膜的非晶结构和高的表面电阻率.     

后处理对TiO_2纳米薄膜的表面结构和光催化活性的影响

半导体TiO2光催化材料对环境中各种污染物的明显去除效果已引起人们的广泛关注犤1～6犦。在普通钠钙玻璃表面涂制高光催化活性的TiO2纳米薄膜,制成环保建筑材料,不仅可以自洁玻璃表面,而且可以用于净化空气、处理废水等。但由于在热处理过程中玻璃基体内的Na+离子扩散到薄膜表面,形成光生电子和空穴的复合中心,使TiO2纳米薄膜的光催化活性大大降低犤7～10犦。为了减少玻璃中Na+离子对TiO2薄膜光催化活性的有害影响,Paz等犤8犦研究了将钠钙玻璃浸入酸溶液中,使玻璃表面的钠离子被酸中的氢离子置换出来;在玻璃表面形成SiO2凝胶层,以便阻…     

氮掺杂二氧化钛薄膜的光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂Ti O2薄膜;利用X射线光电子能谱仪、紫外-可见光谱仪表征了所制备的薄膜的化学状态和光吸收性能;并考察了可见光照射下薄膜的亲水性能和光催化性能.结果表明:N通过取代部分O的方式进入到Ti O2薄膜中,且掺杂后在可见光区的光吸收增强;最优条件下,Ti O2-xNx薄膜的接触角由31°降到12°,亲水化速度常数为0.018,可见光照射3 h,亚甲基蓝的降解率达到45%.     

针形颗粒二氧化钛纳米薄膜的制备

使用醋酸修饰的溶胶-凝胶法制备了一种由针形颗粒构成的二氧化钛纳米薄膜.研究发现,可以通过控制溶胶-凝胶过程的反应条件控制所制备的纳米薄膜的形貌.对这种形貌的形成机理进行了讨论.     

溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶

以钛酸丁脂为前驱体,乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛(TiO2)溶胶.最佳制备条件为:钛酸丁脂29 mmol,n(水):n(钛酸丁脂)=5:1,n(乙醇):n(钛酸丁脂)=15:1,pH 3～4,聚乙烯醇2 mL,于室温剧烈搅拌下缓慢加料制得透明度较好,可长时间放置,粘度适于涂膜的TiO2溶胶.     

分子组装技术制备超晶格的研究进展

总结了分子组装技术及超晶格研究的历史, 介绍了分子组装技术制备超晶格的几种方法。     

卟啉自组装超薄膜的制备及其在光电转换方面的研究*

卟啉及其衍生物的π电子共轭平面结构,使其具有独特的光电性能和良好的热稳定性,在仿生、催化、医学及材料科学等领域得到了广泛的应用。随着自组装技术的不断发展,其在制备功能化超薄膜方面表现出显著的优越性。本文重点介绍了卟啉及其衍生物自组装超薄膜的制备方法,并总结了近年来卟啉自组装膜在光电转换方面的研究进展。     

TiO2纳米薄膜的溶胶-凝胶工艺制备和表征

通过sol-gel工艺在普通钠钙玻璃表面制备了均匀透明的锐钛矿型TiO2纳米薄膜.TiO2薄膜的X射线衍射分析表明,当薄膜的厚度小于0.46μm时,薄膜中未出现锐钛矿的衍射峰.随着镀膜次数或薄膜厚度的增加,薄膜中TiO2纳米微晶的平均晶粒大小逐渐增大,TiO2薄膜的透光率略有减小,其吸收阈值发生了明显的红移.XPS实验结果表明：薄膜中除含有Ti、O元素外,还有一定量来自有机前驱物中未完全燃烧的碳和少量从玻璃表面扩散到薄膜中的Na和Ca元素.     

TiO_2/SiO_2纳米薄膜的光催化活性和亲水性

通过 sol-gel工艺在钠钙玻璃表面制备了均匀透明的 TiO2/SiO2复合纳米薄膜 .实验结果表明 : 当 SiO2添加量较高时 , TiO2/SiO2复合纳米薄膜的光催化活性明显降低 ;当 SiO2添加量较低时 ,TiO2/SiO2复合薄膜的光催化活性无明显变化 .在 TiO2薄膜中添加 SiO2,可以抑制薄膜中 TiO2晶粒的长大 ,同时薄膜表面的羟基含量增加 , 水在复合薄膜表面的润湿角下降 , 亲水能力增强 .当 SiO2含量为 10％－ 20％（摩尔分数）时获得了润湿角为 0°的超亲水性薄膜 .     

聚合物层状组装膜

介绍了近几年来我们研究组在层状组装膜的构筑以及功能化研究方面取得的一些最新进展.包括结合表面溶胶-凝胶技术与静电层状组装技术,实现了二阶非线性基团在层状组装多层膜中的非对称排列,制备了具有二阶非线性效应的膜材料;采用室温压印技术,发展了一种简便、经济和具有普适性的层状组装聚合物膜图案化方法;以轻度交联的聚合物微凝胶为构筑基元,制备了具有高负载量的聚合物层状组装膜;发展了一种基于离子剥离技术的层状组装自支持膜制备方法;基于层状组装技术,制备了具有超疏水和抗反射功能的涂层.     

有序分子膜技术在无机超薄膜制备中的应用

本文以LB技术、自组装技术、SILAR方法为例简要介绍了近年来有序分子膜技术在无机超薄膜构筑方面的应用。并对其今后的发展进行了展望。     

超薄纳米多孔金膜的制备及其局域表面等离子体效应研究

采用电化学去合金法制得50 nm的超薄纳米多孔金膜（Nanoporous Gold Film,NPGF）,其表面粗糙度可预估NPGF的表面形貌. SEM表征证实,在扫描下限大于-0.1 V时,控制伏安扫描的循环周数可获得不同粗糙度的NPGF. 利用反射紫外可见光谱研究了NPGF的局域表面等离子体效应（LSPR）. 结果显示,NPGF在450 nm处的LSPR效应受其表面粗糙度影响,在优化的粗糙度下,NPGF的局域表面等离子体效应可实现乙二醇溶液浓度的定量检测.     

低银量掺杂TiO2纳米片薄膜的制备及其抗菌性能研究

采用溶胶凝胶和溶剂热两步法,在玻璃基底上垂直生长Ag-TiO₂纳米片薄膜.采用SEM、TEM、XRD、XPS等对样品进行表征,研究了不同前躯体浓度对Ag-TiO₂纳米片生长的影响,并检测了Ag-TiO₂纳米片薄膜的抗菌性能.结果表明,所获得的低银量掺杂改性的二氧化钛纳米片薄膜在紫外灯照射和黑暗条件下,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有优异的抗菌性能.     

荧光素衍生物LB膜对TiO2电极的光敏化作用

合成了三种荧光素长碳链衍生物，通过LB技术将它们组装成单分子薄膜，修饰在用溶胶-凝胶法制备的TiO2透明电极上，研究了这些LB膜的结构和特性及它对TiO2的光增感作用．并对其光敏化机理作了阐述．     

Two-Dimensional Sol-Gel Synthesis of Ultrathin Zirconia and Hetero-Layered Titania/Zirconia Films

Synthesis of ZrO₂ and hetero-layered TiO₂/ZrO₂ ultrathin films was investigated by two-dimensional sol-gel process assisted by n-octadecylacetoacetate (C₁₈AA). When a hexane solution of tetrabutoxyzirconium (TBZ) and C₁₈AA was spread on the water surface, Zr-based gel films stabilized with C₁₈AA were formed at the air/water interface. After deposition on substrates, the gel films were successfully transformed into ZrO₂ ultrathin films by heating at 773 K for 0.5 h, the thickness of which was controllable on the order of sub-nanometer level by the number of gel-layer deposition and the molar ratio of [TBZ]/[C₁₈AA]. Well-organized hetero-multilayers composed of ultrathin TiO₂ and ZrO₂ layers could be fabricated by the alternate deposition of C₁₈AA-stabilized Ti- and Zr-gel films.     

多孔炭材料在二氧化钛光催化水处理中的应用

光催化水处理技术是利用光照具有能带结构的半导体光催化剂诱发强氧化自由基(·OH),使有机污染物在常规条件下催化降解. 光催化反应条件温和、转化率高,而且二次污染小,具有良好的应用前景.     

Fabrication and Fluorescence Study of Sensitizing Dye/TiO_2 Films

Apromisingapproachusingthehydrolysisoftitaniumalkoxideinethanolicsolutionforthepreparationoftitaniumdioxide(TiO,)atroomtemperaturehasbeengivenmuchattelltionl,2.HerewedescribethefabricationandcharacterizationofbilayerusingcolloidalTiO,filmdye-sensitizedwithasymmetTicallysubstitutedtram4-(2,4-his-tert-amylphenoxy)]-(8-quinoIinolyl)copperphthalocyanineor(Cl,H,5),-N-@H=CH-the-CH,-CH,-COO-whicharedenotedasdyeaanddyebrespectively.Thebilayer,composedofthesize-fixedTiO,ultrafineparticles(UFP)…     

高度有序的二氧化钛纳米管阵列的制备及其光催化活性的研究

采用电化学阳极氧化法在钛表面构筑了一种结构有序、微米级的TiO₂纳米管阵列膜层. 考察了制备电压、氧化时间、溶液搅拌等实验参数对TiO₂纳米管阵列形貌和尺寸的影响. 应用SEM和XRD对膜层的形貌和晶型进行了分析和表征, 并通过TiO₂纳米管阵列膜对甲基橙的光催化降解, 研究了TiO₂纳米管阵列膜层结构与光催化活性的关系. 结果表明: 阳极电压和溶液搅拌对制备TiO₂纳米管阵列的结构起到关键的作用. 控制20 V电压制备的TiO₂纳米管阵列膜, 管长达2.6～3.3 μm, 经500 ℃热处理后具有最高的光催化活性, 其光催化性能明显优于一般的TiO₂纳米颗粒膜.     

Lithium Intercalation into Titanium Dioxide Films from a Propylene Carbonate Solution

Intercalation of lithium from an LiClO₄ propylene carbonate solution into thin-film TiO₂ (rutile) electrodes produced by thermal oxidation of a titanium substrate are studied using cyclic voltammetry and impedance measurements at 0.01 to 10⁵ Hz. An equivalent circuit adequately modeling the impedance spectra of TiO₂- and Li _x TiO₂ electrodes throughout the frequency range studied is proposed. The electrochemical characteristics of film electrodes, the reversibility of intercalation-deintercalation process, the effect of surface passivation on the lithium transfer rate, and the dependence of electric, kinetic, and diffusion parameters on the electrode potential (composition) are discussed. The diffusion coefficient of lithium in Li _x TiO₂ is 10^–12 cm²/s, as estimated by the impedance method.