学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

TiO_2/PE多层纳米薄膜的制备及表征

作　者: 石双志
导　师: 张滨
学　校: 东北大学
专　业: 材料学
关键词: TiO2薄膜 多层复合薄膜 层层自组装 化学浴沉积 力学性能 光学性能
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 36次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本研究利用层层自组装技术(Layer-by-Layer/LBL)和化学浴沉积技术(Chemical Bath Deposition/CBD)在单晶硅基片上制备TiO2薄膜和TiO2／PE多层纳米薄膜。通过LBL在硅片上制备自组装薄膜(Self-Assembled Monalayers/SAM)来促进TiO2粒子沉积在其表面。由TiCl4和H2O2反应形成的配位体作为反应前躯体,在SAM层表面上制备了TiO2薄膜和TiO2/PE多层纳米复合材料,并对制备的TiO2/PE多层纳米复合薄膜过程中的反应溶液以及对组装薄膜、TiO2薄膜和TiO2/PE多层纳米复合薄膜表面进行了分析,同时对所制备薄膜的力学性能和光学性能进行了研究。首先,以TiCl4和H2O2为原料,并加入盐酸,利用CBD方法在SAM表面制备出了TiO2薄膜。通过分析制备过程中一系列因素对薄膜的厚度、粒径的均一性、和薄膜的粗糙度的影响,得出TiO2薄膜的最佳制备条件为：n(TiCl4): n(H2O2):n(HCl)=1:2:1,反应温度为60℃,反应时间2h。该条件下制备的薄膜粒径均匀,平均粒径约为30nm,薄膜致密起伏较小,表面粗糙度为2.76nm。其次,采用紫外—可见光(UV/Vis)光谱分析对反应溶液中反应的速度进行了分析；用扫描电镜(SEM)的X射线能谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)分别对薄膜表面和薄膜深层进行了成分与结构分析,并用SEM观察了TiO2薄膜和TiO2／PE多层纳米复合薄膜表面形貌；分别研究了反应温度、反应时间,反应溶液的pH值对薄膜厚度的影响,初步探讨了TiO2薄膜和TiO2/PE多层纳米复合薄膜的形成机理。最后,研究了薄膜层数对硬度和断裂韧性的影响。在相同载荷下,随着薄膜层数的增多,薄膜的厚度增大,薄膜的硬度从单层薄膜的9.85GPa到多层膜的11.04Gpa,硬度值得到有效的提高,薄膜的断裂韧性随之增大,从单层薄膜的0.8MPa到多层膜的1.5MPa。采用UV/Vis对薄膜的光学性能进行了分析,结果发现,TiO2薄膜在可见光区域透光性很好,在紫外区出现了明显的吸收峰。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章 绪论  10-26
  1.1 前言  10-14
  1.2 纳米TiO_2的性能  14-15
    1.2.1 光催化性  14
    1.2.2 电荷传输特性  14-15
    1.2.3 超亲水性  15
  1.3 纳米TiO_2的应用  15-17
    1.3.1 光催化剂  15
    1.3.2 太阳能电池  15-16
    1.3.3 污水处理用太阳能光反应器  16
    1.3.4 空气净化器  16-17
    1.3.5 防雾及自清洁涂层  17
    1.3.6 抗菌材料  17
  1.4 TiO_2薄膜的制备技术  17-23
    1.4.1 溶胶—凝胶法  18-19
    1.4.2 物理气相沉积  19
    1.4.3 化学气相沉积  19-23
    1.4.4 喷雾热解法  23
    1.4.5 TiO_2薄膜制备技术的比较  23
  1.5 本研究的目的和内容  23-26
第二章 实验原料及方法  26-33
  2.1 实验试剂及仪器  26-27
    2.1.1 实验试剂  26-27
    2.1.2 实验仪器  27
  2.2 实验过程  27-31
    2.2.1 硅片预处理  27-28
    2.2.2 SAM的制备  28-30
    2.2.3 TiO_2~(2+)前躯体的制备  30
    2.2.4 TiO_2薄膜的制备  30
    2.2.5 TiO_2/PE多层薄膜的制备  30-31
  2.3 性能测试分析  31-33
    2.3.1 扫描电镜(SEM)分析  31
    2.3.2 XPS分析  31-32
    2.3.3 能谱分析  32
    2.3.4 紫外分光光度计  32
    2.3.5 维氏显微硬度分析  32
    2.3.6 激光共聚焦显微镜  32-33
第三章 TiO_2/PE薄膜的制备  33-56
  3.1 SAM层的制备  33-39
    3.1.1 SAM层的形成机理  33-35
    3.1.2 SAM层的表面分析  35-36
    3.1.3 SAM层的作用  36-39
  3.2 TiO_2/PE薄膜的制备  39-55
    3.2.1 不同反应条件对反应溶液的影响  39-44
    3.2.2 TiO_2薄膜的沉积  44-55
  3.3 本章小结  55-56
第四章 TiO_2/PE薄膜的表征及性能  56-77
  4.1 薄膜表面形貌及成分分析  56-65
    4.1.1 沉积温度对薄膜表面形貌的影响  56-59
    4.1.2 沉积时间对薄膜表面形貌的影响  59-61
    4.1.3 沉积层数对薄膜表面形貌的影响  61-62
    4.1.4 薄膜成分分析  62-65
  4.2 实验条件对薄膜厚度的影响  65-70
    4.2.1 时间对薄膜厚度的影响  66-67
    4.2.2 温度对薄膜厚度的影响  67-69
    4.2.3 pH值对薄膜厚度的影响  69-70
  4.3 TiO_2/PE薄膜的力学性能研究  70-75
    4.3.1 薄膜的硬度  70-71
    4.3.2 断裂韧性  71-74
    4.3.3 表面粗糙度  74-75
  4.4 薄膜的光学性能  75-76
  4.5 本章小结  76-77
第五章 结论  77-78
参考文献  78-81
致谢  81

相似论文

  1. (ZrB2-ZrO2)/BN复合材料的反应热压烧结及其力学性能,TB332
  2. 超低碳贝氏体钢CO2激光-GMA复合焊接特性研究,TG456.7
  3. Mg-Zn-Y-Zr镁合金的组织结构和力学性能,TG146.22
  4. 废旧聚酯纺织品的回收再利用研究,X791
  5. 凝胶注模SiC-AlN复相陶瓷的制备工艺与性能研究,TQ174.62
  6. ODPA/异构ODA共聚酰亚胺的合成及其性能研究,TQ323.7
  7. 镁合金板状坯材挤压参数的研究,TG379
  8. 芳纶1313织物及其增强硅橡胶复合材料的性能研究,TB332
  9. 滑石粉的改性研究及其对回收PP的增强增韧,TQ325.14
  10. 纳米TiO2光催化复合薄膜的制备与表征,TB383.2
  11. 普碳钢中添加ZrO2纳米粒子对其组织和力学性能的影响,TB383.1
  12. 表面修饰石墨烯的制备及其对复合材料力学性能的影响,TB332
  13. 低摩擦高耐磨高纯氧化铝陶瓷的制备研究,TQ174.1
  14. 大直径PTT/PET皮芯型复合单丝成形工艺及性能的研究,TQ340.64
  15. 基于富勒烯的纳米复合聚合物的研究,TB383.1
  16. 船用E级钢三丝GMAW对接焊工艺研究,TG457.11
  17. 以LPVCS为先驱体制备SiC_f/SiC复合材料工艺研究,TB332
  18. 高速铁路桥梁减隔震研究,U442.55
  19. 聚合物改性水泥基修补材料研究,U414
  20. 超大跨径CFRP缆索悬索桥力学性能分析及优化设计,U448.25
  21. 半刚性基层沥青路面材料水泥冷再生技术研究,U414

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
© 2012 www.xueweilunwen.com