张乃枝[1]2004年在《溅射法制备CeO_2-TiO_2薄膜的结构性能研究》文中指出本论文介绍了绿色镀膜玻璃的发展，对各类别节能镀膜玻璃膜系结构、光性能特点以及镀膜玻璃的制备方法进行了概括，阐述了未来绿色镀膜玻璃的发展趋势：采用低成本原材料和高效方便的制备工艺，制备具有复合型多功能薄膜具有更强的市场竞争力。CeO_2-TiO_2复合薄膜由于具有高的折射率，优异的紫外线吸收功能、高的电荷储存能力、好的电致变色可逆性，是节能智能镀膜玻璃的一种重要材料。 论文创新性地采用不同Ce／Ti摩尔比的CeO_2、TiO_2原材料进行混合、磨细、烧结CeO_2-TiO_2陶瓷靶材，采用磁控溅射法，在不同溅射条件下制备CeO_2、TiO_2、CeO_2-TiO_2薄膜。利用各种分析测试方法(SEM、TEM、XRD、XPS、Raman、UV-vis、薄膜分析仪等)对薄膜的结构与性能进行了全面研究，得出如下结论： 靶材的溅射由于Ce、Ti的原子序数不同，溅射阈不同而造成Ce的优先溅射，薄膜中的Ce／Ti摩尔比与实际靶材设计的Ce／Ti摩尔比高50％左右。 组成CeO_2-TiO_2混合薄膜颗粒粒径在纳米尺度范围3—50nm，与纯CeO_2、TiO_2薄膜相比，具有更小的表面粗糙度和更难结晶，这是由于异质材料晶界的相互干扰，使同质颗粒之间难于聚集而结晶长大，薄膜处于纳米晶或雏晶态，即使加热基片或薄膜进行热处理也无明显变化。纳米晶或雏晶态微粒尺寸效应，对薄膜的光学性能产生了较大的影响。 溅射薄膜的间接能隙进行了研究，发现Ce／Ti摩尔含量在0.8左右的CeO_2-TiO_2混合薄膜的间接能隙与纯CeO_2、TiO_2薄膜相比小很多，CeO_2-TiO_2薄膜间接能隙Eg=2.62±0.04 ev；CeO_2薄膜Eg=3.08±0.02 ev；TiO_2薄膜Eg=3.35±0.02 ev。混合薄膜的吸收边波长和截止波长大于纯CeO_2、TiO_2薄膜，并出现明显的带尾现象。能隙的变化主要由于(1)薄膜纳米晶尺寸效应；(2)掺杂效应。 由于混合薄膜间接跃迁的能隙较小，导致了吸收边向红外区迁移，使薄膜有很好的紫外线吸收功能。本论文的研究为磁控溅射法制备CeO_2-TiO_2薄膜提供了一定的理论和实践依据。
倪佳苗[2]2006年在《射频磁控溅射法制备CeO_2-TiO_2/SnO_2：Sb截止紫外线和透明导电双功能薄膜》文中认为CeO_2-TiO_2薄膜具有高折射率和优异的截止紫外线性能,同时SnO_2∶Sb薄膜具有良好的导电性和光学特性。综合这两种薄膜的性能,在玻璃上用射频磁控溅射工艺制备具有截止紫外线和透明导电双功能复合薄膜,这是本论文的独特和创新之处。 本文自制了SnO_2∶Sb(6% mol)靶材和一系列不同摩尔比的CeO_2-TiO_2靶材,用射频磁控溅射工艺在玻璃基片上沉积了一系列CeO_2-TiO_2薄膜、SnO_2∶Sb(6% mol)薄膜,在此基础上,制备了CeO_2-TiO_2/SnO_2∶Sb(6% mol)双层薄膜和SnO_2∶Sb/CeO_2-TiO_2双层薄膜。深入系统地研究CeO_2-TiO_2薄膜在不同物质的量浓度比(Ce/Ti)下对截止紫外线性能的影响;比较了SnO_2∶Sb/CeO_2-TiO_2薄膜与CeO_2-TiO_2/SnO_2∶Sb(6% mol)薄膜的截止紫外线和反射红外线的效果。利用现代测试分析方法对薄膜的结构与性能进行了研究,得出如下结论: 1)CeO_2-TiO_2薄膜截止紫外线性能比纯TiO_2、纯CeO_2薄膜的效果好。当Ce/Ti摩尔比为0.5∶0.5或0.6∶0.4时,X-射线衍射分析表明,CeO_2-TiO_2薄膜呈现无定形非晶结构,对紫外线截止的效果最佳;XPS分析表明,薄膜表面上存在Ti~(4+)、Ce~(3+)和Ce~(4+);TEM分析表明,薄膜由叁个相组成,分别是CeO_2(CaF_2类型),TiO_2(金红石)和过渡相CeO_(1.6)·2TiO_2。在薄膜的生成过程中优先生成TiO_2和CeO_2相,而不是CeO_(1.6)·2TiO_2相。CeO_2-TiO_2、CeO_2和TiO_2薄膜的光能跃迁为间接跃迁形式,通过计算分析得到的光学带隙宽度为:Eg(CeO_2-TiO_2)
陈芃[3]2012年在《对向靶磁控溅射法制备TiO_2纳米薄膜及其性能研究》文中提出TiO_2材料由于具备高催化活性、无毒性和化学稳定性等优点而被广泛应用于资源与环境领域，TiO_2薄膜因比粉体易于从反应体系中分离与回收利用而备受关注。本文将一种新型物理沉积技术，即对向靶磁控溅射法应用于TiO_2薄膜制备过程，可有效避免溅射粒子对沉积薄膜的轰击作用，提高靶材的利用率，所制备薄膜与基底结合牢固。以两个对向平行放置的钛靶为溅射靶材，分别选取Ar与O_2为工作气体和反应气体，采用直流反应溅射法在FTO导电玻璃基底上制备了TiO_2纳米薄膜。通过FE-SEM和AFM对不同溅射时间段的TiO_2纳米薄膜进行表面形貌分析，结果显示TiO_2纳米薄膜在基底上呈先层状后岛状（Stranski-Krastanow）的生长模式。通过台阶仪、XRD、FE-SEM、HR-TEM、AFM和UV-Vis等表征手段，详细分析了对向靶磁控溅射过程各个条件参数对所制备TiO_2纳米薄膜晶体结构、表面形貌与光学性质的影响。溅射功率主要影响TiO_2纳米薄膜的沉积速率，薄膜厚度与溅射功率呈线性增加的关系；当溅射功率大于280W时薄膜开始由非晶状态转化为锐钛矿结构，但结晶度较低。退火处理可使TiO_2纳米薄膜获得足够自由能，促进TiO_2颗粒的表面迁移与相互团聚，并提高薄膜的结晶度。Ar/O_2流量比是影响靶面上溅射过程与氧化过程速率的决定性因素，当Ar/O_2流量比低于1:1时溅射过程进入靶面氧化模式，薄膜沉积速率和结晶度均有所降低；当Ar/O_2流量高于1:1时，随着溅射室内氧气流量的增加，薄膜由纯锐钛矿结构转变为锐钛矿-金红石混晶结构。高溅射气压会抑制金红石的生长，当溅射气压小于2.5Pa时，沉积在基底上的TiO_2纳米薄膜结晶度随溅射气压的升高而提高；若溅射气压继续增大则会导致沉积薄膜的结晶度下降。以异丙醇（iso-propanol，简称IPA）气体为目标降解物检测所制备薄膜的光催化活性；以TiO_2纳米薄膜电极的瞬态光电流检测薄膜的光电性能，研究确定具备最优光催化活性和光电性能的TiO_2纳米薄膜制备条件为：溅射功率350W，溅射气压2.5Pa，Ar/O_2流量比1:1，后期退火温度550℃。该薄膜可在120min紫外照射时间内降解初始浓度为90ppm的IPA气体，且在IPA降解实验中呈现出良好的催化活性稳定性。在光催化反应中异丙醇首先转化成丙酮再被氧化为CO_2，中间伴随有少量乙醛出现。在外加电压0.6V条件下，该薄膜在标准叁电极体系中的瞬态光电流密度可达1.02mA/cm2，具有较优光电转换性能。
孙小庆[4]2012年在《脉冲激光法硅衬底制备氧化铈薄膜的结构性能研究》文中进行了进一步梳理氧化铈具有一些优良特性,可作为半导体功能器件绝缘层、超导材料过渡层及吸收紫外线的光学薄膜等,目前受到了广泛的关注与研究,探索氧化铈的制备工艺及性能具有重要的意义。本文主要使用Si(100)和Si(111)衬底,在高真空条件下,脉冲激光沉积方法(PLD)制备了高度单一取向的氧化铈薄膜,研究了薄膜的生长特性及后续退火对样品结构性能的改进。主要内容如下：(1)Si(100)衬底上,制备出高度单一取向的CeO2(111),测试了薄膜的结构特征及电学性能。结果表明薄膜以二维模式生长,表面平整光滑,半高宽数值较大,面外取向不是很好。HRTEM照片显示,薄膜与衬底之间存在过渡层,薄膜为多晶态,有明显的晶界,可能与薄膜制备过程中存在大量的氧空位有关。温度升高,有利于增加薄膜介电常数,但是在C-V曲线积累区存在畸变,曲线右偏移表明界面处存在负电荷,漏电流密度随着温度升高有先降低后增大的规律。提高激光能量,增大了最大积累电容值,积累区存在畸变,曲线左偏移,界面处存在正电荷,漏电流密度变化不大。薄膜样品需要进行后续的退火处理,以改善性能。(2)对不同初始条件制备的样品进行了热处理,退火增强了单一取向强度,没有其它新取向出现,与磁控溅射方法存在明显不同。对3.5J/cm2、600℃样品退火,随着温度增加,取向强度变大,半高宽减低,薄膜表面粗糙度增大,光滑平整的表面出现了沟壑状形貌。退火改善了薄膜的电学性能,900℃退火后样品C-V曲线有完整的反型、耗尽和积累区域,平带偏移最小,氧化物陷阱电荷数值最小,漏电流比其它温度退火样品的漏电流小两个数量级。但是随着退火温度的提高,增大了过渡层的厚度,降低了样品的介电常数。(3)Si(111)衬底上制备了单一取向的CeO2(111)。提高能量与温度有利于改善结晶质量,衬底温度对表面粗糙度影响不明显,能量提高能大幅度降低表面粗糙度。透射电镜照片显示,薄膜内部结晶质量较好,但是部分区域出现取向偏差,薄膜为多晶状态,界面处存在氧化过渡层。结晶性能最好的样品的折射率接近了单晶薄膜的折射率,表明薄膜的结晶质量与光学性能密切关联。综上所述,高真空条件气氛下,PLD法可以制备出结晶性能较好的单一取向氧化铈薄膜,后续退火热处理可以有效改善薄膜内部缺陷,提高样品电学性能。
王俊哲[5]2011年在《磁控溅射法制备掺铈TiO_2薄膜及其光催化性能的研究》文中研究表明Ti02作为稳定的宽禁带半导体(乓=3.2eV)在许多领域有着重要的作用,尤其是它的光催化性能近几年成为研究的热门。但作为光催化剂,Ti02存在着其自身的不足,概括起来主要是：对可见光不吸收和光生电子-空穴复合率高。很多研究通过对Ti02掺杂来解决上述问题,有一些研究通过掺Ce来改善Ti02的光催化性能,但大部分是通过溶胶-凝胶法制备的。溶胶-凝胶法制备的Ti02薄膜由于与衬底具有较差的附着力,大大影响了Ti02的实际应用。基于此,我们采用磁控溅射法制备了掺Ce的Ti02薄膜,并对薄膜进行了表征分析,发现Ce掺杂扩展了氧化钛薄膜对可见光的吸收范围并且展示了更好的光催化活性。磁控溅射法的优点在于：膜层致密、均匀,与基底附着力好,而且已经实现了产业化。本文利用了磁控溅射法在石英薄膜上室温条件下生长了掺Ce二氧化钛纳米薄膜,并对薄膜的结构、性能、光催化性进行了研究。此外还研究了薄膜的一些参数对薄膜光催化性能的影响,并对N、Ce共掺Ti02做了一些探究。第一章首先介绍了Ti02和Ce02的结构、性质及用途,然后对掺Ce二氧化钛薄膜的研究进展做了介绍,并阐述了课题的研究内容。第二章主要介绍了实验设备及对薄膜的测试表征的仪器。我们利用磁控溅射法,采用自制靶材,在石英玻璃上生长不同掺杂比的掺Ce二氧化钛薄膜。并通过X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、X射线光电子能谱仪、荧光光谱仪等分析薄膜的结构、光学性能及光催化特性。第叁章首先介绍了掺杂靶材的制作工艺,并在磁控溅射系统内完成了掺Ce氧化钛薄膜的制备。对薄膜XRD分析测试发现,薄膜的XRD谱是Ti02、Ce02和Ce203晶型结构的综合体现。不同掺Ce比的氧化钛薄膜的透过率测试结果显示,随着掺铈量的增大,薄膜逐渐出现红移,薄膜的禁带宽度由3.29eV减小到2.67eV,对可见光吸收增强。薄膜XPS分析表明,部分Ti4+被还原成了Ti3+,而大部分的Ce4+转化成了Ce3+。通过对薄膜的光致发光谱分析,我们发现掺杂后的薄膜没有显示出Ti02的特征发光峰,但光强度减弱。最后通过对不同掺Ce比Ti02薄膜光催化性能研究,我们发现掺Ce比为5%的掺杂薄膜显示出了较好的光催化能力。第四章研究了薄膜的制备参数,如膜厚、退火温度等对薄膜光吸收及其光催化性的影响。我们发现,影响Ti02薄膜光催化的参数不是单一的,是各个因素相互作用的综合体现。第五章总结了本文的工作。并对掺Ce二氧化钛薄膜的研究与应用进行了展望。
舒顺新[6]2013年在《基于纤维素的一维纳米复合材料的制备与表征》文中认为一维纳米复合材料(Nanocomposite)与单一相组成的纳米材料不同，它是由两种或两种以上的物理和化学性质不同的材料，至少在叁维尺度上有一维是以纳米级大小(1～100nm)，通过各种工艺手段复合而成的一种新型功能材料。在复合材料中，通常有一组分为连续相，称为基体；另一组分为分散相，称为增强材料，由于其特殊结构而具有与单一相纳米或是体材料相异的光电、物理、化学性能，在传感器、光催化剂及载体材料、生物支架材料等领域有潜在的应用价值。纤维素作为目前世界上最为丰富的可再生资源，具有良好的可自然降解性、生物相容性、生物高活性等特性，在工业生产、生物医药、环境工程等多个领域得到了广泛的应用。与其它传统的制备方法相比，静电纺丝法被认为是一种制备一维纳米复合材料简单有效的方法。在本文中我们主要研究叁类纤维素基纳米复合材料,研究的主要的内容与取得的成果，具体归纳如下：1、天然棉纤维素基纳米复合材料的制备与性能研究首先利用静电纺丝方法，以LiCl/DMAC为溶剂，制备出天然棉纤维素超细纤维。结果表明：在纤维素浓度为1.15%、流速为0.02ml/h、场强为1.4kv/cm，能够电纺得到光滑、直径分布相对均匀的纤维素超细纤维；同时在对溶液性质、电纺工艺的研究基础上，对纺丝装置进行了细节上的改进，使其更加适合电纺天然棉纤维素纺丝液，扩大了静电纺丝技术的应用范围。我们利用静电纺丝技术制备天然棉超细纳米纤维表面多羟基，比表面积较大等特点，以其作为模板，结合水热合成方法，成功的制备了纤维素/CeO2纳米复合纤维。通过控制水热合成条件，制备了粒径大小，结晶性能不同的CeO2纳米颗粒，并研究了其对紫外吸收性能的影响。紫外吸收测试结果表明该复合纳米纤维具有较强的紫外线吸收能力。2、再生纤维素基纳米复合材料的制备与性能研究(1)、以HA/H2O(V:V=3:1)为混合溶剂，钛酸丁酯为钛源，制备TiO2溶胶，然后加入醋酸纤维素，得到透明的纺丝液。利用静电纺丝技术制备CA/TiO2复合纳米纤维，通过碱脱乙酰基、高温水热处理后，得到RC/TiO2复合纳米纤维。表征测试结果表明：二氧化钛纳米颗粒均匀的分布在纤维的表面，并且TiO2表面的羟基和再生纤维素分子链上的羟基通过氢键和静电相互作用，起到固定纳米TiO2粒子的作用，避免了光催化过程中TiO2粒子的脱落。同时研究了水热处理时间，钛酸丁酯的加入量对亚甲基蓝的催化效果影响。随着水热处理时间的延长，纤维表面TiO2纳米颗粒的粒径，结晶性能增加，RC/TiO2复合纳米纤维在紫外区的吸收，对亚甲基蓝的催化效果逐渐增强。(2)、首先利用静电纺丝技术，以DMAC/丙酮(V:V=1:2)为混合溶剂，制备出CA纳米纤维，然后经过碱处理脱乙酰基后得到再生纤维素(RC)，利用再生纤维素表面的多羟基结构，经过TiO2溶胶处理后，得到RC/TiO2纳米复合纤维，最后通过水热合成法制备了异质结构的RC/TiO2/ZnO复合纳米纤维。测试表征结果显示TiO2纳米颗粒成功的原位生长在再生纤维素纳米纤维表面；RC/TiO2、RC/TiO2/ZnO复合纳米纤维相对于RC纳米纤维在紫外区具有较低的反射率，对紫外线有较强的吸收，是一种很好的抗紫外材料；异质结构的RC/TiO2/ZnO复合纳米纤维相对于ZnO纳米片微球和RC/TiO2复合纳米纤维有着更强的光催化能力，在200min内，基本上能够完全降解罗丹明B。我们还研究了水热反应时间对ZnO纳米片在RC/TiO2/ZnO复合纳米纤维上的形成过程，脱乙酰处理，TiO2无机过渡层对RC/TiO2/ZnO复合纳米纤维异质结构形成的影响。3、醋酸纤维素基纳米复合材料的制备与性能研究利用静电纺丝技术制备醋酸纤维素纳米纤维，通过磁控溅射方法，制备了醋酸纤维/Ag纳米复合纤维，研究了不同溅射功率对Ag薄膜的形貌、颗粒尺寸以及结晶性能的影响，结果表明随着溅射功率的增加，Ag纳米颗粒的粒径，结晶性能不断增加，其对紫外线的吸收逐渐增强。这种以纳米纤维为基材的银镀膜技术，在开发抗静电材料、导电材料、电磁屏蔽材料、抗菌材料、纤维传感器等领域有着极广阔的应用前景。
张璐[7]2013年在《溶胶—凝胶法制备高光催化活性二氧化钛薄膜》文中进行了进一步梳理二氧化钛具备优异的物理-化学性能，加之成本低、无毒无害等各方面突出优势，在人们的生活、工作等等许多方面具有很大的应用前景。以TiO_2为代表的光催化材料刚刚引入人们身边，就在国内外开启了TiO_2的光催化特性在对污染物降解、消毒杀菌和净化空气等方面应用的新纪元。实验采用钛酸丁酯为钛源，硝酸作为催化剂，无水乙醇为溶剂，利用溶胶-凝胶浸渍提拉法制备TiO_2薄膜。TiO_2薄膜的结构及光学特性借助XRD、SEM、紫外可见分光光度计进行分析研究。700℃-800℃TiO_2薄膜发生锐钛矿向金红石相转变。随着退火处理温度升高，锐钛矿和金红石相晶粒大小发生变化，呈现不同量比关系。800℃样品存在质量比为31.4%、68.3%的锐钛矿和金红石两相共存状态，具有较好的光利用性及降解率。4mg/L的甲基橙溶液初始浓度存在最高降解率，酸性、碱性环境均有利于薄膜降解作用的发挥。掺杂不同摩尔百分数的硝酸铈：1%、5%、10%、15%、20%和25%，使得TiO_2薄膜的相转变温度延迟，锐钛矿含量逐渐降低，CeO2衍射峰出现并逐渐增强。掺杂后薄膜降解率均高于未掺杂TiO_2薄膜，掺杂量为10%时，薄膜降解率最大。以10%硝酸铈含量为基准，通过在掺杂硝酸铈的TiO_2薄膜中再次进行Fe掺杂的研究。引入摩尔比例为：1%、5%、10%、15%、、20%和25%的硝酸铁，使薄膜相转变温度升高，锐钛矿相逐渐被引入的掺杂物质Fe化合物替代，伴随了晶粒的减小、消失等形貌特征。当Fe掺杂量为15%时，薄膜对光的利用率达到极值，甲基橙降解率最高。
徐丽丽[8]2008年在《常温固化纳米TiO_2自清洁薄膜的制备》文中研究指明本文针对当前TiO_2薄膜的低温制备及固化技术相对落后的研究开发现状,以及当前自清洁薄膜制备工艺复杂、能耗大的弊端,对溶胶—凝胶法低温制备TiO_2薄膜工艺进行改进,常温固化制得具有较高光致性能的透明TiO_2-SiO_2自清洁薄膜,薄膜与基板附着力强。以TiCl4、氨水、H2O2等为原料,通过水解、沉淀、胶溶、络合、回流等步骤低温制备纳米TiO_2水溶胶。采用正交试验法,以水溶胶对甲基橙的降解率为考察指标,对TiO_2水溶胶低温制备工艺进行优化,并研究各因素对水溶胶光催化活性的影响。结果表明:pH值对水溶胶光催化活性的影响最显着,其次是回流温度、回流时间,TiCl4与加入的蒸馏水体积比的影响最小。推荐优选工艺条件是pH值8~9、回流温度80℃、回流时间8~10 h、TiCl4与加入的蒸馏水体积比1:100。制备的水溶胶采用X射线衍射、扫描电镜、紫外—可见光吸收光谱等测试手段进行表征。结果表明:水溶胶中含有纳米针锐钛矿型晶粒,晶粒沿锐钛矿晶格c轴择优生长,形貌一致、分散性好;水溶胶的吸收边红移至470 nm;随回流时间的延长和回流温度的升高,水溶胶中锐钛矿型晶粒长大,水溶胶的光催化活性先提高再降低;80℃回流10 h的水溶胶光催化活性最好,25 W紫外灯照射下对10 mg/l甲基橙溶液60 min降解率达到87.7 %。采用环境扫描电子显微镜、原子力显微镜、傅立叶变换红外光谱、紫外—可见光吸收光谱等测试手段对浸渍—提拉法室温下在玻璃基板上制得的薄膜进行测试。结果表明:薄膜中粒子分布均匀,无孔洞,无龟裂;薄膜中颗粒粒径比水溶胶中TiO_2粒子粒径大得多,且形貌发生了变化,由针状变成了类球状;可见光区,TiO_2薄膜透过率均大于80 %,热处理使薄膜中粒子团聚或长大,会对薄膜透过率、光致性能产生不利影响;可见光区,TiO_2-SiO_2系列薄膜透过率均大于75 %,SiO_2摩尔分数为20 %的薄膜透过率接近100 %;TiO_2-SiO_2系列薄膜中,TiO_2和SiO_2分别单独成相,并有Ti-O-Si键形成,存在部分复合氧化物;薄膜表面呈现峰峦状结构,随掺杂量增加,粗糙度明显提高;TiO_2-SiO_2系列复合薄膜光催化活性随掺杂量增加有所下降;SiO_2摩尔分数为10 %和20 %的薄膜具有良好的超亲水性能;掺杂SiO_2使薄膜与玻璃基板附着力显着增强。
杨丽丽[9]2009年在《SiO_2纤维表面原位沉积Ag-ITO薄膜的微观结构及反射性能》文中认为纤维隔热材料由于具有低成本、低密度、高效隔热等特点,一直得到建筑、工业以及国防等领域的青睐。但是由于纤维隔热材料本身对辐射电磁波具有高透过、低反射的特点,从而大大降低了其高温隔热性能。本研究采用溶胶-凝胶和逐层吸附法在石英纤维表面原位制备掺银氧化铟锡(Ag-ITO)多层薄膜作为红外反射层以降低纤维隔热材料的辐射传热。影响Ag-ITO多层薄膜性能的因素主要有叁个:薄膜的孔隙率、表面粗糙度以及Ag粒子在薄膜中的空间分布状态。本文中,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、掠入射小角X射线散射(GISAXS)、掠入射X射线反射技术(GIXR)等手段研究了热处理工艺中温度、升温速率和保温时间叁个因素对ITO薄膜的孔隙率、表面粗糙度的影响,以及对多层薄膜中Ag层结构的影响;同时借助傅里叶红外(FT-IR)、紫外-可见-近红外(UV-VIS-NIR)等手段表征了薄膜材料的光学性能。本文主要研究内容与结论如下:通过溶胶-凝胶法在玻璃基底制备了ITO薄膜。结果显示,ITO薄膜结晶温度约450℃、表面富锡、薄膜中孔洞具有分形结构,且其形状多呈椭圆状,沿薄膜表面展开。沿着薄膜厚度方向,薄膜的结构大体呈现叁个区域:接近基底区域致密性好,孔径小;中间区域孔隙率高,孔径大;近表面区域在热处理温度T≤800℃时孔隙率与孔径较低,而温度T>800℃时,孔隙率与孔径反而会升高。利用GISAXS、GIXR、XRD等手段研究了热处理工艺对ITO薄膜孔隙率和表面粗糙度的影响。结果表明,随着热处理温度的升高,薄膜的致密度提高,孔隙率从低温时的33.6%降到高温时的23.8%,其中低温时的孔隙率降低主要来源于大孔的收缩,高温时的孔隙率降低主要来源于小孔的消除,而薄膜的表面粗糙度略有增大;提高升温速率由于降低了晶体生长的时间而有利于薄膜的致密化,且薄膜的表面粗糙度降低,但是当升温速率过高时,表面粗糙度又大大增大。1000℃快速热处理中,延长保温时间增大了近表面的孔隙率以及表面粗糙度而提高了整体薄膜材料的孔隙率。结合薄膜孔隙率以及表面粗糙度两个影响因素,优化溶胶-凝胶ITO薄膜的热处理工艺过程为:溶剂挥发阶段慢速升温,然后快速升温到高温。通过SnCl2作为前驱体之一和银的还原剂,逐层吸附原位得到Ag-ITO多层膜。当ITO溶胶浓度为0.5M时,银溶胶的最佳浓度是0.1M。GISAXS结果显示,ITO层的形成符合扩散限制聚集(DLA)模型,然后通过金属诱导效应形核、长大;而Ag层开始由反应控制聚集(RLA)形成,然后在热激发下,与附近的原子交换位置发生交换机制,同时避免了Ag粒子间的聚结长大。随着热处理温度的升高,Ag相的形核密度存在一个“V”型变化,转折点在900℃。热处理过程中,在升温阶段,多层薄膜中的Ag粒子/团簇的形核、生长符合扩散-换位-再扩散-再换位生长模型;而在保温阶段,Ag粒子/团簇的生长主要发生再换位过程,导致关联距离增大,分形维数降低。以十二烷基苯磺酸钠和氨水的混合液作为表面活性剂,对纤维材料进行表面处理,一定程度上提高了纤维表面的负电荷性,另外通过每层吸附后用乙醇冲洗的方式解决“挂胶”问题。纤维表面沉积后得到薄膜材料致密、均匀,且具有比较好的热稳定性。ITO薄膜的孔隙率对其2.5-7.5μm区间的半球反射率有决定性作用,但在孔隙率相差不大时,薄膜表面粗糙度对其的影响才表现出来。随着热处理温度的升高,Ag-ITO多层薄膜在1-2.5μm区间其半球反射率呈现“N”型变化,而随着保温时间的延长,其半球反射率略有降低,并运用激活隧道理论解释了此过程。可见,800℃的热处理温度是最佳处理温度。利用压片法得到镀膜纤维的透过率,发现随着热处理温度的升高以及保温时间的延长,其透过率都会下降。通过Rossland平均理论以及光厚近似假设,计算得到纤维隔热材料在沉积Ag-ITO多层膜后其辐射传热可以降低30%左右。
孙敏[10]2013年在《制备工艺对SiO_2/PET复合包装膜结合强度的影响》文中研究表明SiO_2/PET复合包装膜是一种新型软包装材料，具有极佳的阻隔性和良好的透明度、耐蒸煮性、可微波性、环境保护性等特点，可广泛应用于食品、医药、日化等领域。本文采用磁控溅射工艺，在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基材上沉积SiO_2无机膜，制备SiO_2/PET复合包装膜，利用扫描电镜、能谱仪和拉脱法附着强度测试仪对复合包装膜进行了测试与表征，系统研究了基材清洗工艺、溅射工艺参数、中间过渡层等对膜基结合强度的影响。首先分析了不同的PET基材清洗工艺方法和等离子清洗工艺参数对SiO_2/PET复合包装膜的膜基结合强度的影响。结果表明：（1）基材经过等离子清洗的膜基结合强度较深度清洗、一般清洗和不清洗分别高7.83%、27.27%、55.56%。（2）在等离子清洗工艺参数中，随着清洗时间的增加、射频功率的提高和氩气流量的增大，结合强度表现为先增大后减小的变化规律。其中清洗时间为300s、清洗功率为200W、氩气流量为25sccm时，膜基结合强度分别达到最大值。其次研究了射频功率、溅射时间、氩气流量和本底真空度4个溅射工艺参数对SiO_2/PET复合包装膜的膜基结合强度的影响。结果表明：（1）随着溅射时间的增加、射频功率的提高和氩气流量的增大，膜基结合强度呈现出先增大后减小的变化趋势；（2）本底真空度越高，膜基结合强度越大；（3）4个工艺参数中，溅射时间对膜基结合强度的影响最大，射频功率次之，本底真空度和氩气流量的影响最小；（4）4个工艺参数的较优水平组合为射频功率取200W、溅射时间取90min、氩气流量取20mL/min、本底真空度取1.5×10-4Pa。最后探讨了中间过渡层对SiO_2/PET复合包装膜的膜基结合强度的影响。结果表明：（1）在SiO_2膜与PET基材之间沉积A12O3过渡层，能明显提高膜基结合强度。（2）过渡层的厚度存在最佳值，厚度偏大或偏小，都不能获得最大的膜基结合强度。
参考文献：
[1]. 溅射法制备CeO_2-TiO_2薄膜的结构性能研究[D]. 张乃枝. 武汉理工大学. 2004
[2]. 射频磁控溅射法制备CeO_2-TiO_2/SnO_2：Sb截止紫外线和透明导电双功能薄膜[D]. 倪佳苗. 武汉理工大学. 2006
[3]. 对向靶磁控溅射法制备TiO_2纳米薄膜及其性能研究[D]. 陈芃. 天津大学. 2012
[4]. 脉冲激光法硅衬底制备氧化铈薄膜的结构性能研究[D]. 孙小庆. 北京有色金属研究总院. 2012
[5]. 磁控溅射法制备掺铈TiO_2薄膜及其光催化性能的研究[D]. 王俊哲. 西北大学. 2011
[6]. 基于纤维素的一维纳米复合材料的制备与表征[D]. 舒顺新. 浙江理工大学. 2013
[7]. 溶胶—凝胶法制备高光催化活性二氧化钛薄膜[D]. 张璐. 华南理工大学. 2013
[8]. 常温固化纳米TiO_2自清洁薄膜的制备[D]. 徐丽丽. 山东轻工业学院. 2008
[9]. SiO_2纤维表面原位沉积Ag-ITO薄膜的微观结构及反射性能[D]. 杨丽丽. 哈尔滨工业大学. 2009
[10]. 制备工艺对SiO_2/PET复合包装膜结合强度的影响[D]. 孙敏. 湖南工业大学. 2013
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