太阳能驱动界面蒸发材料设计与制备PPT

超亲水性是液滴在固体表面的接触角接近0°时，固体表面所表现出的极易被润湿的特性。此时，液滴近于完全铺展，在固体表面形成一层水膜。背景Fujishima 和...

超亲水性是液滴在固体表面的接触角接近0°时，固体表面所表现出的极易被润湿的特性。此时，液滴近于完全铺展，在固体表面形成一层水膜。背景Fujishima 和 Honda!在 1972 年发现了水能在二氧化钛电极上光致分解为氧气和氢气。TOTO 1995 年发现了超亲水性，还报道了光致超亲水性现象：在紫外光照射下，水在二氧化钛薄膜上接触角迅速减小到趋近于 0°(一般在 10°以下)当水接触到薄膜表面时迅速在其表面铺展形成均匀的水膜表现出超亲水的性质。该性质的作用可以防止小水滴形成，同时水膜对透光率的影响也大为减小，且不会影响镜面成像，达到防雾的效果。二氧化钛薄膜不仅具备超亲水性，同时具有光催化性，并且因为这两种性质的共同作用还表现出自清洁性：在光的照射下光催化性的作用在一定程度上降解薄膜表面的有机污染物，同时超亲水性可使水滴在薄膜表面快速铺展，通过均匀水膜的重力下落带走污渍，也即赋予薄膜以自清洁性吖。自清洁性在建筑物玻璃外墙汽车后视镜仪器仪表盘眼镜浴室镜子等领域具有巨大的潜在应用价值下面对 TiOz 的性质应用、TiOz亲水性薄膜的作用机理制备方法及改性方法作简要的叙述。二氧化钛性质钛(Ti)在地壳中的含量为0.42%,资源非常丰富,钛的矿物质主要包括钛铁矿和金红石(TiO2)。TiO2成本低、无污染、对人休无毒害且热稳定性好、TiO2膜具有良好的电学性能、化学稳定性、优良的光催化特性和亲水性。TiO2晶体结构TiO2主要以锐钛矿型、金红石型和板钛矿型三种形式存在，金红石最稳定的，板钛矿和锐钛矿在加热处理过程中会发生不可逆的热反应,最终都将转变为具有高温相的金红石相,金红石型不仅性能比锐钛矿型更稳定而且有较高的密度硬度、介电常数及折射率在光催化和超亲水性研究中锐钛矿和金红石是最常见的两种晶型,具有较高的亲水性和光催化活性。TiO2的制备方法硫酸法：使用钛铁矿或酸溶性钛渣为原材料,用硫酸分解原料生成钛液 TiOSO1,过滤掉其中不溶解杂质,通过真空结晶、固液分离法除去FeSO17H2O,再浓缩热水解,制备得到偏钛酸经洗涤漂白过滤脱水脱硫等一系列步骤制备得到TiO2。二氧化钛薄膜的应用此方法操作流程便捷,反应条件安全,能减少反应的二次污染。二氧化钛光催化废水处理还能充分利用太阳光,保护环境,实现可持续发展。亲水薄膜的制备方法溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是选用适当的钛金属醇盐作为前驱体,通过水解制备溶胶再利用浸渍提拉旋转涂层或喷涂法将溶胶涂布于清洁的基材表面,干燥后经过热处理,从而制备出各种相应所需的薄膜。化学气相沉积法①金属有机化学气相沉积MOCVD基本原理是在低真空下将载气通过在高温(常为500~900)中加热的金属有机前驱体当金属有机物的气压达到一定值时就被分解并沉积到基片上形成TiO2薄膜优点：优点花费少参数易控制易于控制沉积过程，比较环保清洁，工艺简单省略了老化浸渍等工艺②等离子体增强化学气相沉积原理：利用低温等离子体作为能量源样置于低气压下辉光放电的阴极上利用辉光放电或另加发热体使样品升温到预定的温度然后通入适量的反应气体,气体经一系列化学反应和等离子体反应,在样品表面形成固态薄膜。优点：提高了原料气体的分解率,降低了沉积温度到500℃以薄膜的厚度由沉积状况决定,包括:等离子体的压力、组成、偏压、基片温度和所加功率等因此可以通过改变沉积参数来定制所需厚度的膜，薄膜沉积的温度范围能显著降低原本需要在高温下才能进行的反应得以在低温实现。③激光化学气相沉积原理：选择适合的激光波长使之能被基体吸收而不为反应物吸收随着激光照射点温度的升高反应开始进行并沉积出TiO2薄摸这种工艺的优点33是:1)可以在较低的温度下于特定的位置沉积出TiO2薄膜2)激光加快了反应速度缺点是受所沉积的膜的光学和热性质的影响,基体对激光的吸收由于TiO2薄膜的高折射率而降低导致基体温度和沉积速率降低。液相沉积法原理：将基材浸渍到含有前驱体物质(金属氟化物)的溶液中,通过溶液屮氟离子消耗剂和金属氟代络离子之间的配位体置换,驱动前驱体物质水解平衡移动,然后金属氧化物沉积在基材表面形成固定涂层金属氟化物的水解反应平衡为：为了使溶液中形成更稳定的合物,向溶液中加入氟离子消耗剂优点沉积在常温下即可进行，具有简单的工艺、广泛的原料来源不需使用特殊的设备很容易在大面积和复杂形状的基体上镀膜，沉积速度、晶向等可以通过改变氟离子消耗剂(例如硼酸、金属等)很容易得到控制，同时金属离子很容易进入到二氧化钛晶格中形成金属掺杂的复合薄膜缺点是前驱物价格较高增加了成本物理气相沉积法在真空条件下,采用各种物理方法,将固态的镀料转化为原子、分子或离子态的气相物质后,再沉积于基体表面从而形成固体薄膜[包括了直流溅射(. sputtering)射频溅射(RF sputtemg)磁控溅射(magnetronspullering)离子束辅助沉积(ion beamenhanced deposition)等。沉积原理都可以分为三个阶段:（1)蒸发源的“发射”（2）蒸发通过真空空间的运输（3)蒸气在基片或者零件表面的“沉积”实验中用的比较多的是磁控溅射法。研究意义经过特殊制备和后处理的 TiO2薄膜表现出在可见光响应的超亲水性（水在其表面的接触角低于 10°甚至达到 0°）和避光条件下亲水性持续时间长的优良特征，可使与其表面接触的水滴自动铺展成均匀的水膜（而不是凝结成雾状），并可将其表面附着的细小污染物分解，从而具有防雾和自清洁功能，在建筑物玻璃外墙、汽车后视镜、仪器仪表盘及类似领域具有巨大的潜在应用。并且，采用溶胶-凝胶方法能最终实现制备工艺简单、成本低廉成膜时温度不太高，产品纯度较易控制，制得的膜化学组分均匀，适于大面积制膜，便于商业推广具有一定的经济效益和社会效益