TiO2/SiO2/CeO2复合纳米薄膜超亲水性能的研究
来源期刊：中国稀土学报2003年第3期
论文作者：姜秋鹏 关凯书 尹衍升
关键词：无机非金属材料; 超亲水性; 溶胶-凝胶工艺; 氧化钛/氧化硅复合薄膜; 稀土;
摘 要：采用溶胶凝胶法在载玻片表面制备了均匀透明的TiO2-SiO2-CeO2超亲水性薄膜, 并用X射线衍射、傅立叶红外光谱、紫外-可见分光光度计研究了SiO2及稀土铈添加对TiO2薄膜表面特征及超亲水性能的影响.结果表明, TiO2-SiO2-CeO2薄膜亲水性能及亲水持续效应显著提高.实验中掺杂的铈是以三价离子态引入的, 由于Ce3+在高温下很容易氧化, 故在薄膜中铈主要以四价态形式存在.Ce4+在光激发下很容易捕获光生电子生成Ce3+离子,光生空穴则与表面氧离子反应形成氧空位, 而氧空位对亲水性的提高具有关键作用.添加SiO2后, 薄膜表面的羟基含量增加, 这主要是由于TiO2 与SiO2 复合在表面形成Lewis酸所致.表面稳定的羟基可使亲水性在暗中保持较长时间, 因而亲水持续效应提高.添加SiO2及稀土铈后, 薄膜中TiO2晶粒尺寸变小, 量子效应增强, 这也导致亲水性提高.因此添加稀土铈及SiO2后, 薄膜表面的氧空穴增多, 薄膜的超亲水性及亲水持续效应提高.
姜秋鹏1，关凯书2，尹衍升3
(1.山东莱阳农学院工程系,山东,莱阳,265200;
2.华东理工大学化工机械研究所,上海,200237;
3.山东大学南校区材料学院,材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室,工程陶瓷省重点实验室,山东,济南,250061)
摘要:采用溶胶凝胶法在载玻片表面制备了均匀透明的TiO2-SiO2-CeO2超亲水性薄膜, 并用X射线衍射、傅立叶红外光谱、紫外-可见分光光度计研究了SiO2及稀土铈添加对TiO2薄膜表面特征及超亲水性能的影响.结果表明, TiO2-SiO2-CeO2薄膜亲水性能及亲水持续效应显著提高.实验中掺杂的铈是以三价离子态引入的, 由于Ce3+在高温下很容易氧化, 故在薄膜中铈主要以四价态形式存在.Ce4+在光激发下很容易捕获光生电子生成Ce3+离子,光生空穴则与表面氧离子反应形成氧空位, 而氧空位对亲水性的提高具有关键作用.添加SiO2后, 薄膜表面的羟基含量增加, 这主要是由于TiO2 与SiO2 复合在表面形成Lewis酸所致.表面稳定的羟基可使亲水性在暗中保持较长时间, 因而亲水持续效应提高.添加SiO2及稀土铈后, 薄膜中TiO2晶粒尺寸变小, 量子效应增强, 这也导致亲水性提高.因此添加稀土铈及SiO2后, 薄膜表面的氧空穴增多, 薄膜的超亲水性及亲水持续效应提高.
关键词:无机非金属材料; 超亲水性; 溶胶-凝胶工艺; 氧化钛/氧化硅复合薄膜; 稀土;
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