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溶胶-凝胶法制备二氧化钛薄膜的研究进展溶胶2凝胶法制备二氧化钛薄膜的研究进展摘要:光催化净化空气是一项造福人类的绿色环保技术。
TiO2 薄膜化是光催化技术实用化的关键。
介绍了近几年来溶胶凝-胶法制备TiO2 薄膜光催化净化空气的研究进展,对溶胶-凝胶法制备TiO2 薄膜的各种影响因素进行了分析,并探讨了提高TiO2 薄膜光催化能力的途径及其相关的光催化反应系统。
关键词:溶胶-凝胶法;二氧化钛;薄膜;光催化;空气净化光催化研究从发现到产品的应用开发至今已有30 年的历史,其应用领域仍在不断扩展。
目前,国外的研究主要体现在产品化上。
TiO2 光催化剂具有氧化活性高、深度氧化能力强、活性稳定、抗湿性好和强力杀菌等优异性能,在降解废水中有机污染物、去除有害无机气体、杀菌和净化空气等方面具有广阔的应用前景[1 ]。
尤其可以将低浓度的有机污染物完全降解为无害的无机物,使得光催化技术有望成为一种去除空气中各种挥发性污染物的有效方法。
前些年气态有机污染物的光催化氧化主要集中在利用纳米TiO2 粉体上,但粉末型TiO2 光催化剂由于存在分离困难、易凝聚和不适合流动体系等缺点,难以投入实际应用。
近年来,以溶胶-凝胶法为基础的TiO2 薄膜制备方法成为光催化剂的研究热点,也是目前光催化剂实用化的关键。
许多研究者在TiO2 光催化剂薄膜化应用于降解有机污染物、废水处理和空气净化等方面开展了卓有成效的研究[2 ] ,但对于溶胶-凝胶法制备TiO2 薄膜用于光催化净化空气及其影响因素尚未进行过系统评述。
本文综述了近年来溶胶-凝胶法制备TiO2 薄膜应用于光催化净化空气的研究进展,分析了影响TiO2 薄膜制备及其光催化性能的各种因素,对光催化技术及产品的研究与开发具有一定的指导意义。
1 溶胶2凝胶法制备TiO2 薄膜溶胶2凝胶法一般以钛醇盐及其相应的溶剂为原料,加入少量水及不同的酸和络合剂等,经搅拌和陈化制成稳定的溶胶,然后用浸渍提拉、旋转涂层或喷涂等方法将溶胶施于经过清洁处理的机体表面,最后经干燥焙烧,在机体表面形成一层薄膜。
摘要摘要由于金属氧化物半导体气体传感器通常具有结构简单、灵敏度高、成本低廉、制作工艺简单等优点，在许多气体探测系统中得到了广泛应用。
然而，在实际应用中，该类气体传感器依然存在着选择性差、工作温度高以及稳定性差、易老化等问题，大大降低了其应用价值。
通过哪些具体可行的措施来提高气体传感器的选择性、稳定性、并降低功耗，探索新的气敏机制、开发新型敏感材料以及新的器件结构，是当前该领域的研究热点。
SnO2虽然是研究最早、当前商业化应用最为广泛的一种金属氧化物半导体气敏材料，具有其它材料不可比拟的优异性能，但以它为基的气体传感器同样存在着选择性差、工作温度高等缺点。
本文以SnO2的一维纳米结构为基，借助材料工程手段获得两种复合结构气体敏感材料，希望通过提高材料比表面积、引入异质结以及表面功能性修饰等多重措施的协同效应改善气体传感器的响应特性。
具体研究工作分为四个方面：1.利用静电纺丝工艺制备了机构稳定、形貌良好的SnO2纳米纤维。
通过控制相对空气湿度（HR）等工艺条件得到了绵长的、粗细均匀的SnO2纳米纤维，并测试分析了SnO2纳米纤维的气敏性能，研究发现SnO2纳米纤维的在工作温度为350℃时，对酒精有较好的响应。
2.采用二步法制备了ZnO/SnO2分级纳米结构。
首先，在静电纺丝法制备的SnO2纳米纤维上生长ZnO种子层，而后采用水热法继续在SnO2纳米纤维上生长大量均匀一致ZnO纳米棒阵列。
采用XRD、SEM、气敏测试系统等手段对材料进行表征，并研究了不同水热时间等工艺参数对ZnO/SnO2分级纳米结构生长的影响。
研究发现，使用250℃处理的种子层对SnO2/ZnO分级纳米结构的生长最有利。
而且随着水热时间从2h、4h、6h的递增，ZnO纳米阵列更加浓密。
随后的气敏测试分析表明，ZnO/SnO2分级纳米结构最佳工作温度为300℃，在此温度下对100ppm的丙酮气体进行气敏测试，灵敏度高达20.8，并对该气体具有一定的选择性。
溶胶凝胶法制备TiO2薄膜的研究作者：崔丽华来源：《佛山陶瓷》2015年第02期摘要：采用溶胶-凝胶（sol-gel）TiO2粉末粘结剂刮片法和TiO2溶胶直接制膜两种方法，分别在铝合金基体上制备TiO2膜，并研究了膜的光催化性能。
使用X射线衍射仪（XRD）对TiO2膜进行表征；使用分光光度计评价TiO2膜的光催化性。
结果表明：铝合金基体上制备TiO2膜具有锐钛矿结构，较TiO2粉体制膜相比，采用TiO2溶胶制膜，膜的光催化活性更好。
关键词：溶胶-凝胶法；TiO2膜；浸渍提拉1 引言TiO2光催化剂具有氧化活性高、氧化能力强、化学性质稳定、深度杀菌、安全无毒、难溶、成本低等优异性能，在水处理、空气净化、杀菌除臭、自清洁等领域得到广泛关注。
粉末TiO2在光催化过程中与处理液不易分离，TiO2膜可很好地解决这一问题[1-6]。
铝合金具有比强度高、耐腐蚀性好等性能。
目前，铝合金表面改性只局限于通过增加其表面硬度实现其力学性能的改善，对其表面进行光学性能的改性少有涉及。
所以研究如何实现铝合金较好力学性能和TiO2优良光学性能的结合有一定的意义，可拓宽TiO2膜光催化性能的应用。
截至目前为止，许多物理化学手段被用于制备TiO2 薄膜，如：沉积法、活性TiO2粉末制膜、溶液浸渍法和溶胶-凝胶（sol-gel）等方法[7-9]。
在这些方法中，溶胶-凝胶法以其合成温度低、产品纯度高、均匀性好、化学成份准确、成膜均匀、工艺简单等优点而成为制备TiO2薄膜最常用的方法之一。
因此，本文采用溶胶-凝胶法在铝合金基体制备TiO2 薄膜，结合XRD对TiO2膜进行表征，以甲基橙溶液的光催化降解为反应模型，评价薄膜的光催化性能，以期拓展TiO2在光催化领域的应用。
2 实验内容铝合金基片尺寸规格为 15 mm×10 mm×1 mm，无水乙醇和去离子水超声清洗，干燥。
实验原料均为分析纯。
TiO2溶胶的丁达尔现象如图1所示。
溶胶凝胶法制备二氧化钛薄膜的工艺研究引言溶胶凝胶法是一种常用的制备二氧化钛薄膜的方法，其具有简单、低成本、可控性好等优点。
本文将对溶胶凝胶法制备二氧化钛薄膜的工艺进行研究，并深入探讨其制备过程、工艺参数以及薄膜性能的影响因素。
制备过程制备二氧化钛薄膜的溶胶凝胶法主要包括溶胶制备、薄膜涂布和热处理三个步骤。
溶胶制备溶胶通常由钛酸酯和溶剂组成。
首先将钛酸酯溶解在溶剂中，通过搅拌和加热使其充分混合。
在溶液中加入适量的酸或碱，调节pH值，促使钛酸酯水解生成溶胶。
薄膜涂布将制备好的溶胶涂布在基底上。
常用的涂布方法有旋涂法、喷涂法和浸渍法等。
涂布时要注意控制涂布速度和涂布厚度，以获得均匀且适宜厚度的薄膜。
热处理将涂布好的薄膜进行热处理，使其在一定温度下进行凝胶和烧结过程。
热处理温度和时间对薄膜的晶型、结构和性能有重要影响。
通常采用高温热处理，以提高薄膜的结晶度和致密性。
工艺参数制备二氧化钛薄膜的工艺参数对薄膜的形貌和性能具有重要影响。
溶胶浓度决定了涂布后薄膜的厚度和均匀性。
较高的溶胶浓度会使薄膜厚度增加，但过高的浓度可能导致薄膜不均匀。
涂布速度涂布速度直接影响薄膜的厚度和表面形貌。
较高的涂布速度会使薄膜厚度减小，但过高的速度可能导致薄膜表面不光滑。
热处理温度热处理温度对薄膜的结晶度和晶型选择有重要影响。
较高的温度可以促进薄膜的结晶和致密化，但过高的温度可能导致薄膜烧结不完全。
热处理时间热处理时间决定了薄膜的烧结程度。
较长的时间可以使薄膜更加致密，但过长的时间可能导致过度烧结和晶粒长大。
影响因素制备二氧化钛薄膜的性能受到多种因素的影响，包括溶胶成分、涂布工艺和热处理条件等。
溶胶成分溶胶成分直接决定了薄膜的化学组成和晶相结构。
不同的溶胶成分可以通过调节酸碱性和添加剂来控制薄膜的形貌和性能。
涂布工艺涂布工艺参数对薄膜的形貌和结构具有重要影响。
合适的涂布速度和涂布厚度可以获得均匀且适宜厚度的薄膜。
热处理温度和时间对薄膜的晶型、结构和性能有重要影响。
摘要：溶胶-凝胶法制备的SiO2––TiO2复合薄膜是由一种SiO2聚合溶液和任一种TiO2聚合溶液的母液（MS）或派生的TiO2的结晶悬浮液（CS）沉积而成。
用傅立叶红外光谱，X射线衍射和X-射线光电子能谱研究了经110或500℃热处理的MS和CS复合膜的化学结构组成。
亲水角的测量结果表明，富含TiO2的MS 薄膜表现出光诱导超亲水性，但在紫外光缺失情况下不能保持0度亲水角。
相反，CS复合膜在较大组成范围内表现出自然和持久的超亲水性。
在SiO2–TiO2界面对复合膜的超亲水性能进行了增强酸度分析，并且讨论了MS和CS膜的相对化学结构组成。
简介：在紫外线照射下锐钛矿晶型的TiO2首先表现出光诱导超亲水性。
通过诱导的光生电子（e–）/孔(h +)对使TiO2发生氧化还原（Ti4+ +e- Ti3+和2O2-+2h + O2）产生表面氧空位(O2)。
通过对分子或解离的大气水吸附，表面氧空位可以由OH基团饱和，从而产生超亲水表面即表面显示亲水角为0。
超亲水表面对水比对碳（污染）掺杂具有更高的亲和力。
因此，吸附在表面得污染物很容易被清水冲洗掉从而不须要任何洗涤剂就可产生一个自清洁表面。
然而，当复合膜表面置于黑暗中时，由于羟基中的氧被空气中的氧置换，光诱导的超亲水性能可以转变为疏水性。
从实际情况考虑，复合膜的表面不能永久性地被紫外线照射如阳光。
因此，一个理想的自洁表面有两个评判标准，即光诱导超亲水性能及其在紫外光缺失条件下的持久性。
Machida等人[ 3 ]首先报道了随着复合膜中SiO2的摩尔分数从10–30 % 增加过程中的TiO2薄膜的最佳光诱导亲水性能即复合膜可以在黑暗中保存的时间。
RENet[ 4 ]也报道了SiO2—TiO2薄膜具有良好的亲水性和可以增强对底物附着力。
结果表明，SiO2含量的增加不仅提高了锐钛矿型的TiO2的光诱导超亲水性能也提高了其光催化活性[ 5,6 ]。
为了探究复合SiO2–TiO2薄膜自清洁作用的应用，Guan[ 7 ]研究了光催化和光诱导超亲水性能之间的关系。
TiO 2薄膜的溶胶-凝胶法制备及其光学特性＊肖 循1，2，唐超群1（1.华中科技大学物理系，湖北武汉430074；2.荆州师范学院物理系，湖北荆州434100）摘 要： 采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备了均匀透明的纳米TiO 2薄膜，X 射线衍射结果表明薄膜晶粒大小为23.0nm ，呈锐钛矿型。
通过测量薄膜的紫外可见光透射率和吸光度光谱，对其光学特性和吸收边缘进行了研究，同时计算了薄膜的光学禁带宽度。
实验结果表明：随薄膜层数的减少，光吸收带边缘发生了蓝移，光学禁带宽度随之变大，此现象可用量子尺寸效应来解释。
关键词： 纳米TiO 2；溶胶-凝胶工艺；量子尺寸效应；紫外-可见光谱中图分类号： O484.4 文献标识码：A 文章编号：1001-9731（2003）04-0442-031 引 言纳米TiO 2是一种应用前景广阔的半导体材料，它良好的光敏、气敏和压敏等特性，特别是光催化特性［1］，使它在太阳能电池、光电转换器、光催化消除和降解污染物以及各种传感器等方面有着诱人的应用前景。
本文采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO 2薄膜并对其透射率和吸光度光谱以及光学禁带宽度等进行了研究。
溶胶-凝胶法最主要的物理化学过程就是由金属醇盐的醇溶液向溶胶和凝胶转变所发生的水解和缩聚反应。
在醇盐-乙醇-水体系中所发生的反应过程是非常复杂的。
通常以金属有机醇盐为原料，通过水解与缩聚反应而制得溶胶，并进一步缩聚而得到凝胶。
在以Ti （OC 4H 9）4为原料制备纳米TiO 2时，Ti （OC 4H 9）4发生如下的水解缩聚反应［2］：水解：Ti （OBU ）4+!H 2—一O Ti （OBU ）4-!（OH ）!+!HOBU 失水缩聚：。
Ti "OH +HO "Ti —一。
Ti -O "Ti 。
+H 2O 失醇缩聚：。
Ti "OR +HO "Ti —一。
Ti -O "Ti 。
