一、环保型TiO_2薄膜玻璃性能的研究(论文文献综述)
陈欣月[1](2021)在《稳定的高质量叠层光子晶体薄膜制备研究》文中认为当前人类社会正面临着各种能源匮乏和环境污染等领域的严峻挑战,太阳能作为重要的清洁能源成为光催化学术研究和应用开发的常青藤。光催化废水处理是一种由光能驱动的非常有效的废水深度处理高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes,AOPs)[1],不产生二次污染、反应所需条件更加温和、处理速度快、范围广,具有比传统废水处理技术更加高效便捷、绿色环保的优势,因此该技术在废水的降解以及净化处理领域被广泛研究。TiO2成本低,稳定性高,无毒环保,是光催化领域的热点材料,目前研究最多且最有可能实现光催化废水处理技术大规模工业应用[2]。然而TiO2的光催化效率受限于自身宽的光子带隙、低的比表面积和较高的光生电子-空穴复合率,其应用也受到了很大的限制。光子晶体作为光催化材料中的一种特殊结构,其优点主要在于光子晶体独特的周期性介电结构具有可调节的光子禁带。其中,反蛋白石结构的光子晶体比表面积高有利于化学物质的吸附,且对光的吸收有调控作用,用作光催化剂进行废水的降解处理具有独特优势。本论文提出一种TiO2光子晶体叠层复合膜光催化剂结构,具有更大的比表面积和丰富有序的孔道结构,有利于反应物的传输、扩散、吸附和反应,同时巧妙利用不同尺寸光子晶体调控吸光范围,层层叠加复合进而实现对太阳光谱的灵活分割,最终在全光谱范围内增强吸收和高效利用太阳光,获得自然光照射下的高性能光催化剂,从而有望在太阳光驱动下实现光催化高效降解污染物。实验室前期研究结果显示,叠层光子晶体薄膜存稳定性较差的问题,在TiO2反蛋白石结构叠层光催化剂制备和光催化过程中催化剂薄膜易脱落,限制了有关叠层光子晶体薄膜结构与光催化性能评价及构效关系建立的研究。鉴于此,本论文以提高叠层光子晶体薄膜的稳定性为目标,主要研究了以下几点内容:1.以实验室合成的四种球径不同的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶体微球为基础进行叠层光子晶体薄膜的组装,通过旋转镀膜法大大提高了基底与PMMA光子晶体薄膜之间以及单元光子晶体薄膜间的稳定性,进而采用流动控制沉积自组装法制备得到无脱落、结构稳定的PMMA蛋白石结构叠层光子晶体薄膜。2.将含有Ti源的前驱体溶液填充到蛋白石结构的间隙中,经干燥后煅烧处理得到反蛋白石结构的叠层TiO2光子晶体薄膜。系统研究了浸渍、旋涂、滴加等方法对TiO2反蛋白石结构制备的影响及控制因素,通过对反蛋白石结构单层光子晶体薄膜浸渍方式以及填充条件的探索,提高了填充材料在光子晶体结构间隙间的交联度和稳定性,获得大面积结构完整、坍塌少的TiO2反蛋白石单层光子晶体。3.在上述单层TiO2反蛋白石光子晶体的浸渍条件上进一步优化,稳定获得结构完整的高质量TiO2叠层反蛋白石光子晶体,为进一步研究叠层光子晶体膜催化剂的光催化性能奠定了基础。
巫云开[2](2021)在《黑化TiO2超构表面的结构色调控与光化学研究》文中指出纳米光子学(Nanophotnics)是21世纪兴起的一门学科,主要研究纳米尺度下光的行为以及光与物质的相互作用。以纳米光子学为基础开发出的玻片、结构色、超构透镜等各类超构表面具有巨大的应用前景。除了在光学方面的广泛用途,纳米光子学在光化学(photochemistry)领域也逐渐开始吸引大量的研究,将光局域在纳米尺度的空间内,能显着提升光与物质的相互作用,进而提升材料的光化学性能。二氧化钛(TiO2)是一种常用的超构表面构筑材料,同时还具备优异的光催化(photocatalysis)性能,可在紫外光照射下实现降解水产氢、固氮、降解有机污染物等光催化应用。优异的光学特性与光化学特性共存,使得基于TiO2的纳米光子学与光化学的结合充满吸引力。虽然已有大量研究工作将TiO2的光化学性能推向可见光,但目前为止依然没有与超构表面的微纳加工与调控相兼容的方法被提出,难以有效推进超构表面与光化学的结合。另一方面,TiO2膜层材料的自清洁虽已得到商用,但纳米光子器件的自清洁研究至今依然是一片空白,这增加了器件因使用过程中的污染而带来的损耗和寿命降低,极大影响了器件的实际应用价值。在此背景下,本论文提出,可在超构表面对光场的局域、增强作用的基础上,利用TiO2的光化学特性,赋予TiO2超构表面动态调控与紫外自清洁功能,同时也可反过来利用超构表面对光场的局域增强作用提升TiO2的光化学活性。本文首先研究了与CMOS工艺相兼容的TiO2能带调控工艺,实现了TiO2材料在可见光内吸收从无到有,从有到无的可逆转换,并将之应用于TiO2结构色的动态可逆调控,随后将TiO2光化学特性与超构表面的光场调控相结合,利用超构表面单元结构内局域的光场来显着提升TiO2的光催化性能,最后基于TiO2本身的光化学性能,研究了各类TiO2超构表面的自清洁性能。本文具体研究内容如下:首先探索与CMOS工艺兼容的TiO2能带调控工艺,实现TiO2超构表面结构色的动态可逆调控,且其具有很高的循环稳定性。用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀机中产生的高活性氢等离子体(H+)处理TiO2薄膜表面,大幅提升TiO2薄膜在可见光内的吸收,使薄膜从原本的透明转变为深黑色,并可再通过ICP中氧等离子体(O-)的处理,使其重新恢复原本的透明状态。利用该反应,TiO2结构色通过H+处理后反射率低于20%,呈现出的颜色由鲜艳明亮转变为暗淡,色块与色块之间对比度显着降低。同时,反射光谱和颜色均可在O-处理后几乎完全回复原本的状态。本文在此基础上,实现了由TiO2结构色展示的字母信息的加密与隐藏,为未来TiO2结构色在屏幕显示、信息加密等领域提供了一个新的调控维度。利用超构表面对光场的局域作用显着增强TiO2光催化反应。H+处理后的黑色TiO2薄膜虽然在可见光内的吸收显着增强,但吸收光谱在400-500 nm之间依然存在一个明显的吸收谷,本文通过将TiO2超构表面的谐振位置设计在450 nm来显着提升TiO2在400-500 nm的吸收谷,从而极大增加TiO2对可见光的吸收,最终使其在实验中观察到的光催化还原Ag颗粒粒径相较于TiO2薄膜,提升了18.7倍。此外,吸收带低于20 nm的黑色TiO2超构表面也被实验证实,轻微黑化后的TiO2超构表面具有很窄的吸收光谱,使得该器件只对吸收波长内的光有光催化响应,实现了窄带波长依赖的光催化,使基于光催化的窄带实时光探测成为可能,极大地拓展了光催化的应用领域。基于TiO2本身的光化学响应,首次实验论证了具有自清洁功能的各类TiO2超构表面。超构表面由于其起伏的表面结构和物理沉积的工艺,器件结构脆弱,一旦被油污、指纹等污染便难以清洁。在紫外光照射下,TiO2表面会变得超亲水且具有光催化响应,使得TiO2薄膜具有自清洁功能。本文研究了超亲水和光催化两种机制在TiO2超构表面上的自清洁效果,并利用TiO2在紫外光下的自清洁响应,使化学污染物和指纹均通过自洁作用得到充分清洗,基于TiO2的彩色纳米结构色、消色差超构透镜和超构全息等纳米光子器件的性能均在污染后通过紫外光照射得到充分恢复。纳米光学器件和光化学的结合解决了长期存在的光学元件污染问题,加速了微纳光学器件的实际应用进程。
吴阳洪[3](2021)在《拓扑法制备中空型二氧化钛及其在染料敏化太阳能电池中的应用》文中研究表明染料敏化太阳能电池(DSSCs)作为具有前景的第三代薄膜太阳能电池的代表之一,具有许多优点,例如成本低、制作工艺简易、光电转换效率(η)较高等。在大规模生产和工业中具有广阔的应用前景。TiO2作为DSSCs光阳极材料的选择之一,具有清洁无污染、低成本、宽带隙等优势。因此,在DSSC领域中被研究者广泛使用。但是,为了使DSSCs达到所需的高η,光阳极的进一步优化仍是一个巨大的挑战。研究表明,传统的TiO2纳米颗粒构成的光阳极,由于其较低的比表面积和大量的晶粒边界等缺点,致使染料吸附量降低,阻碍了电子传输,从而使得电子复合率增加,不利于改善电池的η。迄今为止,由三维(3D)的中空型TiO2组成的复合光阳极的设计受到广泛的关注。其中3D TiO2分级空心结构的光阳极由于其具有高的比表面积、良好的光散射性能以及快速的电子传输路径等优势而受到青睐,将3D TiO2分级空心结构的光阳极作为光散射顶层与TiO2纳米颗粒结合,所获得的复合光阳极通常具有优良的电子传输以及染料负载能力高等优点。因此,本论文主要研究拓扑法制备中空型TiO2及其在DSSCs中的应用与性能优化,主要研究如下:1.原位拓扑变换法制备混合相的TiO2介观晶体空心箱及其在DSSCs中的应用:通过原位拓扑变换法制备了立方体型的TiO2介观晶体空心箱(TiO2-MHBs),TiO2-MHBs由一维纳米棒状的金红石-锐钛矿型TiO2组成。TiO2-MHBs的有序排列有利于电子的传输。介孔结构的TiO2-MHBs具有出色的光散射性能。将其与TiO2纳米颗粒薄膜的DSSCs(η为8.04%)作对比,具有TiO2-MHBs光散射层的DSSCs的电池效率增加了18.3%(η为9.51%)。光伏性能的改善归因于其独特的晶体学性质和高度多孔的结构,可以增强光散射能力,加快电子传输和电解质扩散并减少电荷复合。2.具有{001}晶面的中空棱镜型的TiO2介观晶体的制备及其在DSSCs中的应用:通过绿色的、无氟的原位水热制备方法制备了具有{001}晶面的中空棱镜型的TiO2介观晶体(HRP-TiO2),而无需引入任何其他氢氟酸或含氟化合物。由HRP-TiO2介观晶体(作为光散射顶层)和TiO2纳米晶体(TiO2-NC,作为底层)构成了一种基于双层结构的光阳极。基于双层光阳极的DSSC的获得较高效率(η为9.16%),优于纯TiO2-NC光阳极基的DSSC(η为8.19%)。效率的改善归因于HRP-TiO2介观晶体具有高的结晶度和优越的光散射能力的双重优势。更重要的是,具有暴露{001}晶面的锐钛矿相的HRP-TiO2介观晶体可以为电解质的扩散和电子传输提供有效的途径。3.杨梅状混合相的TiO2空心微结构的可控制备及其在DSSCs中的应用:通过拓扑法可控地合成了相组成比可调控的杨梅状混合相的TiO2空心微结构(WMTHMs),包括利用溶剂热法合成单分散的CaTiO3前驱体,并通过Na2EDTA辅助的离子交换过程将其转化为TiO2。呈径向排列的TiO2纳米棒在WMTHMs外表面上生长。WMTHMs最佳的比表面积为68.05 m2·g-1。与P25纳米颗粒相比,WMTHMs具有出色的光散射能力。设计了由WMTHMs作为光散射层和P25作为底层组成的双层光阳极,组装好的双层光阳极的DSSC的最佳效率为9.12%。效率的提高主要归因于高的比表面积,优越的光散射性能,合适的锐钛矿-金红石混合晶相比例以及便捷的一维电子传输通道。创新点:1.在酸性介质条件下,对于CaTiO3自模板而言,其可以很轻松地从钙钛矿Ti-O骨架中交换Ca2+。而且由于CaTiO3和TiO2的晶格间距非常匹配,因此TiO2可以很好地继承CaTiO3的形态,从而保证了TiO2结构的强大机械稳定性。为此本论文探究了一种新颖的、绿色无氟的、低成本的拓扑合成方法,将CaTiO3前驱体作为自模板,成功地可控制备了不同形貌和尺寸的TiO2介观晶体,其中包括具有{001}晶面的锐钛矿晶相、可调控晶相比例的锐钛矿-金红石混合晶体。这些TiO2介观晶体具有优良的光散射性能、电子-空穴对有效分离、快速的电子传输和较低的电荷复合、以及独特的分等级空心结构等优点。
任轶轩[4](2021)在《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》文中认为随着对二氧化钛研究的深入,人们发现二氧化钛的应用前景十分广阔,尤其在用于环境有机废水的光催化降解方面表现出很高的应用价值。纳米二氧化钛具有催化活性高、无毒害、环境友好等特点,在光催化领域拥有其它材料无可比拟的优势。近年来,研究者致力于提高二氧化钛光催化材料的性能、降低成本、负载化应用技术研究等方面的工作。本论文创新优化二氧化钛实验室制备工艺,从经济性出发,采用相对廉价易得的原料及相对简单的工艺制备性能良好的锐钛矿纳米TiO2,探索研究掺杂改性、负载改性等提高光催化性能的方法,制备磁性三元复合光催化材料,实现了光催化剂废水处理过程的循环利用。研究通过光谱分析、电镜分析、光电性能及磁性能检测等表征手段,对制备的材料进行物性表征,采用标准光催化降解探针反应表征所制得样品光催化性能,研究分析其作用机理。具体内容如下:(1)通过改进的溶胶凝胶水热法成功制备出了纳米锐钛矿型TiO2,通过多组单因素实验,确定该种方法下制备的最佳工艺参数,即前驱体加水量为3 m L,p H=6,水热温度为120℃,水热时间为18 h。该制备方法原料简单不添加模板剂或表面活性剂,实验条件温和,省去高温焙烧相变过程,且制备的样品颗粒细小均匀,光催化活性相较市售P25光催化剂有明显提高;(2)对TiO2的性能的优化改善方面,目前主要有掺杂和负载两类方法,在改进溶胶凝胶水热法基础上,以尿素为氮源,引入N原子改性纳米二氧化钛,对比分析发现改性后二氧化钛光催化剂结晶度增高、光响应范围扩大,光催化性能增强;以SSZ-13分子筛为载体,对纳米TiO2进行负载化研究,负载后的材料对废水中有机污染物具有吸附富集效果,光催化降解效率更高;(3)利用磁性颗粒在磁场环境下易于回收的特点,采用超声辅助水热法制备了磁性SSZ-13分子筛负载TiO2的三元复合光催化剂材料,磁性纳米Fe3O4的加入不会破坏分子筛的原有结构,在复合材料样品降解实验以外还增添了回收循环实验,实验结果表明,材料各成分之间通过协同作用使光催化性能提高的同时还能高效回收,平均回收率达90%,4次循环降解实验去除率仍可达到79.6%。
黄美林[5](2021)在《磁控溅射沉积法在纺织布料上制备金属色和结构色纳米薄膜以及相关特性的研究》文中研究指明本论文利用金属、金属氧化物和氮化物、陶瓷材料等作为靶材,采用磁控溅射方法在纺织布料表面沉积形成一定结构、组分、厚度和外观形态的单层或多层薄膜,制备了具有金属色或结构色外观效应的纺织品。讨论了相关生色机理;阐明了薄膜纳米结构、表面形貌、组成成分、晶体结构等与相关的光学性能及其它特性的关系;分析了薄膜吸收色、金属色或干涉结构色的形成机理和调控规律;研究了薄膜与基底结合牢度和色彩稳定性的问题;验证了在纺织布料表面形成结构色的理论模型。主要工作如下:第一,讨论了颜色的分类、结构色的生色机理和实现途经,以及颜色包括结构色的表征方法;对相关结构色纺织品的制备方法、研究现状与发展作了综述;分析了相关真空溅射沉积薄膜制备技术及它们的结构生色着色原理。针对利用真空物理气相沉积技术制备金属色或结构色纺织品的如生色机理、色彩调控、色彩稳定性等相关关键技术和问题还需进一步深入探讨,提出本课题的研究内容及研究方法。第二,在聚丙烯(PP)无纺布基底上分别溅射沉积金属铜薄膜和不锈钢薄膜,讨论本底真空度、溅射工作气压、气体流量和溅射功率这四个参数对在纺织布料上沉积金属薄膜的影响,以优化溅射工艺。经分析,这四个因素对薄膜沉积速率的影响按重要性排序是:溅射功率>气体流量>工作气压>本底真空度。较优的工艺参数是:本底真空度为5×10-3Pa、Ar气流量为35ml/min、溅射功率为100W、溅射工作气压为0.5Pa。另外,设计和改造了一个应用在溅射室内的样品夹持器和一个标准灯箱。第三,在PP无纺布基底上溅射沉积了单层铜及其氧化物薄膜,获得了具有金属色外观效应的纺织品,讨论了氧气流量变化对样品的颜色和相关特性的影响。镀膜样品的颜色受氧气流量变化影响,决定于薄膜元素组成及其相对含量。随氧气流量的增加,薄膜表面Cu含量下降并逐渐变为Cu2O和CuO。随着CuO含量的增加,K/S值下降,颜色变浅,颜色亮度提高。氧化铜薄膜在纤维表面覆盖良好,整体表现为非晶态结构。镀氧化铜膜样品的疏水性有所提高,但氧气流量的影响不大。紫外防护性能(UPF)总体随氧气流量的增加和膜厚的减小而降低。空白PP无纺布静电消除能力很弱;镀铜膜样品静电衰减很快;而镀氧化铜膜样品因单质Cu向Cu2O、CuO转变使静电现象越来越明显,静电消除能力下降,但比空白样品好。第四,在不同基底上溅射沉积TiO2和SiO2复合的多层薄膜,制备了具有结构色效应的丙纶无纺布基底[TiO2/SiO2]k(k=2、3、4、5)复合结构薄膜,以及分别以丙纶无纺布和涤纶机织布为基底的[SiO2/TiO2]3复合结构薄膜,讨论了层叠结构与循环周期对样品相关光学特性的影响。同为丙纶无纺布基底的[TiO2/SiO2]k复合结构薄膜与[SiO2/TiO2]k复合结构薄膜两者的理论模型是一致的,最强反射峰的位置和个数与理论计算的结果基本一致。相同循环周期和相同基底的[SiO2/TiO2]k薄膜的反射率比[TiO2/SiO2]k薄膜的高,折射率较大的涤纶基底样品又比折射率较小的丙纶基底样品的反射率高。具有结构色效应样品获得了优异的紫外线防护性能。第五,利用磁控溅射方法将稀土 Nd掺杂在TiO2薄膜中,制备了多种Nd与TiO2复合的薄膜,讨论了 Nd和TiO2混合比例对抗菌性能和其它特性的影响。未镀膜的丙纶无纺布原样没有抗菌能力;单层TiO2薄膜的抗菌性比单层Nd薄膜的要好,而且TiO2薄膜沉积时间较长有利于提高其抗菌率;二层结构薄膜的抗菌率均比单层薄膜的高,表明TiO2与Nd的复合有利于提高抗菌性能;三层结构复合薄膜的抗菌性又比二层结构的好,证明TiO2与Nd的相对含量对抗菌性能有影响。研究表明,无论沉积单层、二层还是三层的薄膜对原样颜色影响不大,基本不会改变原样的颜色。在不考虑膜厚情况下,TiO2薄膜掺杂Nd并不能大幅提高样品紫外线防护性能。第六,在聚酯机织物基底上溅射沉积单层铜及其氧化物薄膜,获得了如黄铜色、金色、棕色、深红色、军绿色、深绿色等丰富的金属色外观效果,讨论了溅射电流对样品的颜色和相关特性的影响。镀膜样品的金属颜色为吸收色而非结构色,最终颜色主要由薄膜的成份、含量及结构决定,但受溅射电流的影响;通过调节溅射电流可获得不同的颜色,为简化沉积工艺提供了参考。溅射电流大小明显地影响样品的色相和亮度,溅射电流增大会增加膜的厚度,可见光的吸收增加,反射减少,颜色亮度降低。铜氧化物薄膜中存在C、O、N和Cu元素,表面成分主要由Cu2O和Cu(OH)2组成,两者的相对含量影响薄膜的色相;其中Cu(OH)2的含量占主导地位,随溅射电流的增加而略有增加。薄膜结晶度对亮度有一定的影响,平均晶粒尺寸约为80-101A。薄膜的光学带隙在1.8-2.2eV之间,对应的光吸收边在570-670nm附近。溅射电流的增加,薄膜厚度增大,薄膜的结晶度有所增加,光学带隙减小,吸收边出现红移。薄膜在纤维表面上覆盖良好,镀氧化物膜织物的干摩擦色牢度和湿摩擦色牢度均等于或高于3级,表明薄膜与基底的结合牢度良好。通过镀氧化铜膜,大大提高了涤纶基底织物的疏水性和紫外线防护性能。镀有氧化铜膜织物的透气性与空白样品相比变化不大,镀膜不影响原织物的通透性。第七,在聚酯机织物基底上分别沉积单层氮化铜薄膜和单层氮化钛薄膜,制备了从淡灰色到淡黄色不等的金属色效应的纺织品,讨论了溅射电流变化对样品的颜色和相关特性的影响。所得颜色均为吸收色而非结构色,镀膜样品颜色色调和亮度均决定于薄膜的元素组成及相对含量、结晶态、表面形貌和溅射电流(或膜厚)的变化,调节溅射电流可获得不同的颜色。氮化铜薄膜包含单质Cu、Cu2O与Cu(OH)2,其中Cu(OH)2占主要比例,共同影响镀膜后织物的外观颜色;光学带隙为2.16eV,对应吸收边574nm。氮化钛薄膜颜色受组分TiO2和TiON两者相对含量的影响,其中TiO2占比较大,光学带隙为2.35eV,对应吸收边528nm。随着溅射电流的增大,两系列样品的膜厚增加,对可见光的吸收增加,反射率下降,颜色亮度下降;光学带隙减小,吸收边出现红移。两系列薄膜多为非晶态,溅射电流的变化对薄膜结晶度、晶粒尺寸的影响不大,因而薄膜结晶度和晶粒尺寸对颜色的影响不明显。镀氮化铜样品的紫外线防护性能显着提高,UPF随着溅射电流的增加而迅速增大,UPF平均值为234.1;而镀氮化钛样品的紫外线防护性能比空白样品有所提高,UPF平均值为106.4。镀氮化铜膜样品静电现象比空白样品严重,而镀氮化钛膜样品则具有良好的抗静电性能。结果表明,溅射镀膜制备金属色或结构色纺织品是一种可靠的方法。同时,镀膜可提高对紫外线的防护性能、拒水性能和抗静电性能等,薄膜与基底结合的牢度良好,原布料的透气性基本不变。本文的工作为金属色、结构色纺织品和功能性纺织品的产业化提供了参考。
庞迪[6](2021)在《新型水伏纳米发电机的研究》文中指出日益加剧的石化能源危机和环境污染问题迫使人们努力开发绿色环保的新型能源。自然环境中储存着大量的绿色环保能源,将环境中的绿色能源转换为电能对于解决能源供给和环境污染问题具有重要的现实意义。水能是有代表性的绿色环保能源之一,水蒸发现象规模庞大且可自发进行,地表所吸收的太阳辐射能的一半用于驱动水蒸发。水伏效应(Hydroelectric effect)是最近几年能源领域出现的科学概念,它是纳米材料与水相互作用后直接将水能转化为电能现象的统称。如果能将水蒸发现象与水伏效应相结合,有望为水能的开发和利用开辟新的研究思路。近年来,研究者们利用水蒸发能作为驱动力制备了多种纳米水伏发电机,并成功地将蒸发能转化为持续输出的电能,开辟了水伏发电研究的新方向。研究者主要选用纳米炭材料、纳米氧化物材料、层状双金属氢氧化物等材料进行堆叠制备蒸发驱动的纳米发电机。然而,这类方法制备的蒸发驱动水伏发电机存在机械强度低、机械稳定性差的问题,这些缺点限制了水蒸发驱动纳米发电机的使用寿命和环境适应性。因此开发出一种具有良好机械强度、稳定性和柔韧性的新型水伏发电机对于蒸发驱动水伏发电研究具有重要现实意义。本文选取二氧化钛纳米颗粒(TiO2nanoparticles)材料作为水伏发电中固液作用的主要固体材料,制备了蒸发驱动水伏发电机。通过材料混合技术使得蒸发驱动水伏发电机的机械强度、稳定性和柔韧性都有所提高。本研究发现,单纯利用TiO2纳米材料建构水伏发电机其机械强度较差。通过在二氧化钛纳米颗粒加入玻璃纤维(glass fiber)和聚偏氟乙烯(PVDF)后形成了一种混合材料(TGFP),其中玻璃纤维作为支撑物,PVDF作为粘结剂。利用TGFP材料制备了水蒸发驱动的纳米发电机。利用TGFP材料的制备的水蒸发驱动纳米发电机与单纯利用TiO2材料制备的水蒸发驱动纳米发电机相比,具有如下优点:(1)具有良好的机械强度、稳定性和柔韧性,可经受大幅度的形变和拉伸;(2)调节TiO2与PVDF的比例可以控制TGFP纳米发电机电学输出性能。我们的研究结果提供了一种比较有前途的绿色水能收集技术。
张雪菲,李梦雅,孔龙飞,王猛,闫璐,肖凤娟[7](2021)在《金属光电化学阴极保护材料及其防腐功能化实现研究进展》文中研究指明与传统的腐蚀保护方法相比,光电化学阴极保护是一种节能、环保、经济的腐蚀防护技术。该技术的关键特征是,利用光电化学阴极保护材料在光照条件下产生光生电子,而光生电子以电势差作为驱动力转移到金属上,并富集在金属表面,导致金属的电位负移,从而实现对金属的强制保护。总结了近年来国内外光电化学阴极保护材料的制备方法与性能特点,针对目前TiO2薄膜材料存在的问题,阐述了通过形貌调控、元素掺杂、半导体复合、异质结构成、材料耦合等方式,提升光电化学阴极保护性能的策略和技术。概括了非TiO2类光电化学阴极保护纳米材料的性能及应用,主要有ZnO、SrTiO3、In2O3、g-C3N4、铋基金属氧化物等半导体材料。明确了近年来光电化学阴极保护材料防腐功能化实现的途径和方法,包括光阳极法和直接涂敷法,并比较了二者之间的优缺点。最后,提出了金属光电化学阴极保护材料及防腐功能化研究的发展趋势及存在的问题。
辛萌[8](2021)在《金属Nd增强TiO2高硅氧纤维薄膜光催化性能及机理研究》文中研究说明用浸渍-提拉法在高硅氧玻璃纤维网格布上制备了具有优异光催化性能的金属Nd/TiO2薄膜,甲基橙光催化降解实验表明Nd的掺杂对TiO2催化剂薄膜的光学性能有明显的促进作用,当Nd的掺杂量为3 wt%时,表现出最优的光催化降解效果。采用XRD、SEM、UV-vis漫反射等分析方法对Nd/TiO2薄膜进行表征分析,探讨光催化机理。结果表明:适量掺杂金属Nd能够细化TiO2薄膜晶粒,得到分布致密均匀的锐钛矿型TiO2薄膜;同时使TiO2薄膜的拉曼和紫外可漫反射峰位红移,薄膜的禁带宽度从原来的3.15 eV减小到2.77 ev,促进了对紫外光的吸收,拓宽了TiO2薄膜的光响应范围,增强了TiO2薄膜的光催化活性。
白培杰[9](2021)在《基于TiO2电子传输层的制备及钙钛矿太阳能电池性能研究》文中进行了进一步梳理有机-无机混合卤化物钙钛矿太阳能电池是一种新型绿色高效的太阳能电池,具有优异的光电性能,且制备工艺简单、成本低廉、可制备柔性器件,受到了来自世界各地科学家们的广泛关注。在近十年内钙钛矿太阳能电池光电转换效率不断被刷新,到目前为止已达到25.5%,有希望替代现有商业化硅基太阳能电池,降低光伏产业的成本。在钙钛矿太阳能电池中,电子传输层起着提取和传输电子、阻挡空穴以及作为骨架支撑钙钛矿材料的作用,有着无可替代的地位。二氧化钛(TiO2)具有合适的能带结构和光电性能,而且稳定性好,价格低廉,被广泛用作钙钛矿太阳能电池的电子传输层。然而导电性差、电子传输效率低成为限制其应用的主要原因。本文主要对TiO2电子传输层进行rGO复合、稀土 Sm掺杂以及形貌调控,并讨论了电子传输层性能提升的机理,主要研究结果如下:(1)采用水热法制备了TiO2/rGO电子传输材料。研究发现TiO2均匀地分布在rGO纳米片上。rGO的加入使TiO2材料的结晶程度有所提高,另外还可以抑制TiO2晶粒的生长,使其粒径变小从而形成更加均匀致密的电子传输薄膜,有效降低载流子的复合。rGO高的导电性和载流子迁移率可以快速提取和传输电子,因而基于TiO2/rGO电子传输层的器件具有更小的载流子寿命。最终,以TiO2/rGO-1.5复合材料为电子传输层的钙钛矿太阳能电池获得了 7.05%的最高效率,开路电压、短路电流密度、填充因子分别为0.8 76 V,23.262 mA·cm-2,34.6%。(2)采用溶剂热法制备了 Sm掺杂TiO2纳米晶。结果表明Sm掺杂并不会改变TiO2的晶格结构,也不会影响其形貌,而是通过建立掺杂能级有效调节TiO2半导体的能级结构。Sm元素特殊的4f能级结构可实现Sm2+和Sm3+的相互转变,在该过程中,由钙钛矿材料产生的电子能够快速转移到电子传输层,提高了载流子传输速率;Sm与氧原子结合使TiO2中氧空位浓度增加,有助于减少串联电阻,降低载流子重组的可能性。结果显示Sm掺杂使TiO2的费米能级降低了0.04 eV,导带位置降低了 0.22 eV,使电子传输层与光吸收层导带之间的距离增大,提高光伏效应反应动力学,从而使电子能够更容易、更高效地从光吸收层转移到电子传输层,提高了电池的开路电压和短路电流密度,最终以TiO2:Sm(0.75%)为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率达到最大(6.77%),开路电压为0.894 V,短路电流密度为 20.874 mA·cm-2。(3)采用静电纺丝法制备了Sm掺杂TiO2纳米纤维,对比分析一维纳米材料与零维纳米材料对钙钛矿太阳能电池性能的影响。结果显示静电纺丝法制备的TiO2纳米纤维是锐钛矿和金红石相的混合相,纯TiO2纤维中金红石相为主晶相,而Sm掺杂会抑制TiO2向金红石相转变,掺杂样品的主晶相为锐钛矿相。一维纳米材料具有大的长径比和相对单一的电子传输方向,因而具有更快的电子提取和传输能力,其组装的器件中载流子被快速抽取和传导,因而载流子寿命最低。此外,载流子传输能力的提高也有效降低了器件的串联电阻和界面接触电阻。最终,以TiO2:Sm(0.75%)纳米纤维为电子传输层的钙钛矿太阳能电池获得了7.43%的最高效率,开路电压、短路电流密度、填充因子分别为0.933 V,23.588 mA·cm-2,33.8%。与零维纳米材料组装的器件相比,一维纳米纤维电子传输材料组装的器件的光电转换效率均有所提高。
宋中南[10](2020)在《基于绿色建筑宜居性的新型建材研发与工程应用研究》文中认为本论文遵循“以人为本,绿色发展”的根本理念,在概括总结当代建筑三个基本特征,深刻分析绿色建筑发展中主要存在问题的基础上,针对与建筑功能和居住环境宜居性密切相关的新型建材与应用关键技术,进行了比较全面而深入的研发;提出了具有企业特色的绿色建筑宜居性提升解决方案,并在中国建筑技术中心林河三期重要工程中进行了综合示范应用,取得了良好经济和环境效益,达成了既定的技术创新目标。本论文的主要研究内容及成果如下:(1)论文深入研究了轻质微孔混凝土制备及其墙材制品生产关键技术,研发了装饰、保温与结构一体化微孔混凝土复合外墙大板。其中对微孔混凝土水化硬化过程中托贝莫来石形成条件的阐明属业内首次,多功能复合外墙大板工业化生产及其成功应用为业内首例,为绿色建筑的宜居性围护结构提供了范例。(2)试验研究了透水混凝土、植生混凝土的制备与铺装技术以及试验方法,研发了适合各类工程条件下的多孔混凝土铺装技术。实施的透水性铺装达到高透水率、高强和高耐久性的技术要求,在环境降噪,热岛效应消减,水资源保护和提升环境的宜居性方面效果显着。(3)针对绿色建筑对高效节能屋面的要求,论文深入研究了白色太阳热反射隔热降温涂料和玻璃基透明隔热涂料的制备方法与性能,将反射降温、辐射制冷、相变吸热和真空隔热四种机理集成为一体,并揭示透明隔热涂料在近红外范围内高吸收和在远红外区域低发射的隔热机理。开发成功了生态环保型高效降温隔热涂料,对降低室内冬季取暖和夏季制冷的能耗有显着效果。(4)论文不仅对光触媒涂料的空气净化机理进行了比较深入的研究,探索了C掺杂锐钛型TiO2提高了TiO2触媒剂的光催化活性的新途径,而且在此基础上开发成功了光触媒空气净化涂料,该涂料对甲醛的去除率可达95%,对NO的去除率可达93%,对细菌的杀灭率可达98%,可显着改善居住环境的空气质量。(5)通过系统研发和各项成果集成,形成了围护结构保温隔热、屋面和墙面热工、空气净化和生态铺装技术为一体的宜居性提升一揽子解决方案,并成功应用于多项重点工程,表明论文的研究成果适合我国国情,具有较为广阔的推广应用前景。
二、环保型TiO_2薄膜玻璃性能的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、环保型TiO_2薄膜玻璃性能的研究(论文提纲范文)
(1)稳定的高质量叠层光子晶体薄膜制备研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 光子晶体概述 |
1.2.1 光子晶体简介 |
1.2.2 光子晶体的基本理论 |
1.2.2.1 光子禁带 |
1.2.2.2 布拉格衍射 |
1.2.2.3 “慢光子”效应 |
1.2.3 光子晶体在光催化中的应用 |
1.3 叠层光子晶体研究现状 |
1.3.1 叠层光子晶体的制备研究现状 |
1.3.1.1 无平面缺陷层 |
1.3.1.2 有平面缺陷层 |
1.3.2 叠层光子晶体的应用 |
1.4 选题及意义 |
第二章 稳定的高质量叠层PMMA光子晶体薄膜的制备 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验仪器及试剂 |
2.2.2 实验方案 |
2.2.3 表征方法 |
2.2.3.1 扫描电子显微镜(SEM) |
2.2.3.2 紫外-可见分光光度计 |
2.3 平面基底上制备稳定的高质量叠层PMMA光子晶体薄膜 |
2.3.1 基底表面预处理改善叠层PMMA光子晶体薄膜质量 |
2.3.2 单元光子晶体薄膜界面预处理提高叠层PMMA光子晶体薄膜质量 |
2.3.3 界面处理对叠层PMMA光子晶体薄膜光学性能的影响 |
2.4 曲面基底上制备稳定的高质量叠层PMMA光子晶体薄膜 |
2.4.1 曲面基底对组装PMMA光子晶体薄膜的影响 |
2.4.2 曲面基底上稳定的高质量叠层PMMA光子晶体薄膜制备 |
2.5 小结 |
第三章 稳定的高质量TiO_2叠层反蛋白石光子晶体薄膜的制备 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验仪器及试剂 |
3.2.2 实验方案 |
3.2.3 表征方法 |
3.3 稳定的高质量单层反蛋白石TiO_2光子晶体薄膜的制备 |
3.3.1 煅烧温度对反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.3.2 浸渍方法对反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.3.2.1 滴加法 |
3.3.2.1.1 滴加量对反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.3.2.1.2 重复滴加对反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.3.2.1.3 前驱体浓度对反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.3.2.2 旋涂法 |
3.3.2.2.1 旋涂用量对反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.3.2.2.2 旋涂方式对反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.3.2.2.3 转速对反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.3.2.2.4 前驱体浓度对反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.3.2.2.5 凝胶相对速率对反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.3.2.3 浸渍法 |
3.3.2.3.1 浸渍方式对反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.3.2.3.2 浸渍时间对反蛋白石TiO_2薄膜结构的影响 |
3.3.2.3.3 前驱体浓度对反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.4 稳定的高质量叠层反蛋白石TiO_2光子晶体薄膜的制备 |
3.4.1 浸渍时间对双层反蛋白石TiO_2薄膜质量的影响 |
3.4.2 稳定的高质量多层反蛋白石TiO_2薄膜质量的制备 |
3.5 小结 |
第四章 结论与展望 |
4.1 论文总结 |
4.2 创新性 |
4.3 展望 |
参考文献 |
研究成果 |
致谢 |
个人简况及联系方式 |
(2)黑化TiO2超构表面的结构色调控与光化学研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义和目的 |
1.2 TiO_2光化学作用 |
1.2.1 TiO_2的光催化与能带调控 |
1.2.2 TiO_2的自清洁研究 |
1.3 纳米光子学研究进展 |
1.3.1 光与纳米结构的相互作用 |
1.3.2 超构表面结构色显示 |
1.3.3 纳米光子学调控光化学过程 |
1.4 研究现状分析 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 实验材料、设备及研究方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验设备 |
2.3 数值模拟计算 |
2.3.1 超构表面结构色的计算 |
2.3.2 消色差超构透镜的设计原理 |
2.3.3 超构表面全息的设计原理 |
2.4 TiO_2超构表面的制备工艺 |
2.4.1 TiO_2材料的蒸镀 |
2.4.2 剥离法制备TiO_2超构表面 |
2.4.3 刻蚀法制备TiO_2超构表面 |
2.5 超构表面的光学性能测试 |
2.5.1 TiO_2超构表面结构色表征 |
2.5.2 消色差超构透镜表征 |
2.5.3 超构表面全息的表征 |
2.6 TiO_2超构表面的光化学表征 |
2.6.1 光催化还原纳米Ag颗粒 |
2.6.2 TiO_2超构表面的自清洁测试 |
第3章 TiO_2超构表面结构色的动态可逆调控 |
3.1 引言 |
3.2 黑白TiO_2可逆转换的工艺探索 |
3.2.1 TiO_2薄膜的制备与表征 |
3.2.2 感应耦合等离子体工艺 |
3.2.3 基于ICP实现的黑白TiO_2转换 |
3.2.4 黑色TiO_2薄膜内部结构变化研究 |
3.3 TiO_2超构表面结构色的设计与制备 |
3.3.1 TiO_2超构表面结构色的数值模拟计算 |
3.3.2 TiO_2超构表面结构色的制备与形貌表征 |
3.3.3 TiO_2超构表面结构色的光学测试 |
3.4 TiO_2超构表面结构色的动态可逆调控 |
3.4.1 TiO_2结构色的擦写与再现 |
3.4.2 基于TiO_2结构色的信息加密与隐藏 |
3.5 本章小结 |
第4章 TiO_2超构表面对光化学作用的增强 |
4.1 引言 |
4.2 对可见光吸收增强的黑色TiO_2超构表面 |
4.2.1 黑色TiO_2超构表面光学性能表征 |
4.2.2 黑色TiO_2超构表面光催化性能的测试 |
4.2.3 超构表面调控纳米Ag颗粒生长的机理讨论 |
4.3 波长依赖光催化TiO_2超构表面 |
4.3.1 窄带吸收TiO_2超构表面 |
4.3.2 波长依赖光催化实验 |
4.4 本章小结 |
第5章 各类紫外自清洁TiO_2超构表面的实现 |
5.1 引言 |
5.2 TiO_2超构表面紫外自清洁能力的探究 |
5.2.1 TiO_2超构表面结构色的制备与表征 |
5.2.2 TiO_2超构表面结构色的紫外自清洁性能验证 |
5.2.3 TiO_2超构表面的紫外自清洁机理探讨 |
5.3 自清洁消色差超构透镜 |
5.3.1 消色差TiO_2超构透镜的设计和制备 |
5.3.2 消色差TiO_2超构透镜的光学表征 |
5.3.3 消色差TiO_2超构透镜的紫外自清洁 |
5.4 自清洁全息超构表面 |
5.4.1 全息超构表面的设计、制备和表征 |
5.4.2 全息超构表面的自清洁研究 |
5.5 TiO_2超构表面对指纹的自清洁 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(3)拓扑法制备中空型二氧化钛及其在染料敏化太阳能电池中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题的研究背景 |
1.2 DSSCs的结构组成与工作原理 |
1.2.1 DSSCs的结构组成 |
1.2.2 DSSCs的工作原理 |
1.2.3 电池器件性能的评价 |
1.3 DSSCs的研究现状 |
1.3.1 光阳极的研究进展 |
1.3.2 染料光敏剂的研究现状 |
1.3.3 电解质与空穴导体的研究现状 |
1.3.4 对电极的研究现状 |
1.4 本文的研究思路、意义及主要内容 |
参考文献 |
第二章 实验试剂、仪器及材料的表征与性能测试 |
2.1 实验试剂 |
2.2 实验仪器 |
2.3 表征仪器 |
2.4 N719 染料溶液、TiCl_4水溶液以及电解质溶液的配制 |
2.4.1 N719 染料溶液的配制 |
2.4.2 TiCl_4水溶液的配制 |
2.4.3 电解质溶液的配制 |
2.5 DSSCs的组装 |
2.5.1 电极的制备及敏化过程 |
2.5.2 电池的组装 |
2.6 材料的表征手段与方法 |
2.6.1 X射线粉末衍射仪的表征 |
2.6.2 扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)的表征 |
2.6.3 Autosorb-IQ型表面分析仪的表征 |
2.6.4 X射线光电子能谱仪的表征 |
2.6.5 台阶仪的表征 |
2.6.6 紫外-可见分光光度计的表征 |
2.6.7 显微拉曼光谱仪的表征 |
2.7 DSSCs的性能测试 |
2.7.1 光电化学特性测试 |
2.7.2 电化学阻抗(EIS)测试 |
2.7.3 入射光子-电子转换效率(IPCE)测试 |
第三章 原位拓扑变换法制备混合相的TiO_2介观晶体空心箱及其在染料敏化太阳能电池中的应用 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 CaTiO_3的合成 |
3.2.2 TiO_2-MHBs的合成 |
3.2.3 TiO_2-NPs的合成 |
3.2.4 光阳极的制备与DSSC的组装 |
3.2.5 表征与光伏性能测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 CaTiO_3前驱体的XRD、SEM和 TEM分析 |
3.3.2 TiO_2-MHBs的 SEM、TEM和 XRD分析 |
3.3.3 TiO_2-NPs 的 XRD分析和TiO_2-MHBs/NPs 的双层光阳极结构示意图 |
3.3.4 TiO_2-MHBs的形成机理 |
3.3.5 TiO_2-MHBs的 EDS、Mapping和 XPS分析 |
3.3.6 TiO_2-MHBs的 N_2吸附-脱附测试 |
3.3.7 基于TiO_2-MHBs/NPs和 TiO_2-NPs光阳极的 DSSCs的 J-V曲线 |
3.3.8 基于TiO_2-MHBs/NPs和 TiO_2-NPs光阳极的DSSCs的染料吸附曲线、IPCE曲线、漫反射曲线 |
3.3.9 基于TiO_2-MHBs/NPs和 TiO_2-NPs光阳极的 DSSCs的 OCVD和电子寿命曲线 |
3.3.10 基于TiO_2-MHBs/NPs和 TiO_2-NPs光阳极的DSSCs的交流阻抗谱图 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 具有{001}晶面的中空棱镜型的TiO_2介观晶体的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 HRP-CaTiO_3和TiO_2-NCs的制备 |
4.2.2 HRP-TiO_2介观晶体的制备 |
4.2.3 DSSC的制备 |
4.2.4 材料的表征和光伏性能测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 HRP-CaTiO_3和 HRP-TiO_2介观晶体的SEM和 TEM分析 |
4.3.2 HRP-TiO_2介观晶体的{001}晶面比例的计算以及形成机理 |
4.3.3 HRP-TiO_2介观晶体的XRD分析和N_2吸附-脱附测试 |
4.3.4 HRP-TiO_2介观晶体的动力学验证实验 |
4.3.5 HRP-TiO_2/NC 的光阳极示意图和DSSC 的光伏性能 |
4.3.6 HRP-TiO_2/NC和 NC光阳极的染料吸附曲线、紫外漫反射曲线和 Tauc曲线 |
4.3.7 HRP-TiO_2/NC和 NC 的 DSSC 的 IPCE曲线和归一化曲线 |
4.3.8 基于HRP-TiO_2/NC和 NC 的不同DSSC 的 OCVD曲线和电子寿命曲线 |
4.3.9 基于HRP-TiO_2/NC和 NC 的不同DSSC 的暗电流密度-电压曲线和 EIS曲线 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 杨梅状混合相的TiO_2空心微结构的可控制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 CaTiO_3-Fe_n前驱体的制备 |
5.2.2 WMTHMs的制备 |
5.2.3 DSSC的制作 |
5.2.4 表征和测量 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 CaTiO_3-Fe_n前驱体的FESEM、EDS和 TEM分析 |
5.3.2 CaTiO_3-Fe_n前驱体的XRD分析 |
5.3.3 CaTiO_3-Fe_n前驱体的XPS分析 |
5.3.4 WMTHMs-n的 FESEM、元素mapping和 TEM分析 |
5.3.5 WMTHMs-n的 XRD分析和N_2吸附-脱附测试 |
5.3.6 WMTHMs-n的拉曼光谱分析 |
5.3.7 WMTHMs-n的 XPS分析 |
5.3.8 P25+WMTHMs和纯P25 光阳极薄膜的 DSSCs的 J-V曲线、固体紫外漫反射光谱、液体紫外可见吸收光谱、EQE光谱 |
5.3.9 P25+WMTHMs和纯P25 光阳极薄膜的DSSCs的暗电流密度-电压曲线和交流阻抗曲线 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
在学期间学术成果情况 |
致谢 |
附件 |
(4)纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述与选题 |
1.1 绪论 |
1.2 二氧化钛简介 |
1.2.1 二氧化钛的晶体结构 |
1.2.2 二氧化钛的能带结构 |
1.2.3 二氧化钛的光催化原理 |
1.3 二氧化钛的制备方法 |
1.3.1 TiO_2的工业化制法 |
1.3.2 TiO_2的实验室制法 |
1.4 二氧化钛的应用 |
1.4.1 废水处理领域 |
1.4.2 抗菌材料领域 |
1.4.3 新能源领域 |
1.4.4 其他精细化工领域 |
1.5 二氧化钛光催化特性 |
1.5.1 光生电子空穴对的分离 |
1.5.2 晶粒尺寸对光催化的影响 |
1.5.3 比表面积对光催化的影响 |
1.5.4 TiO_2实际应用需要解决的问题 |
1.6 TiO_2纳米化 |
1.7 TiO_2掺杂改性 |
1.7.1 贵金属修饰改性 |
1.7.2 元素掺杂改性 |
1.7.3 半导体复合改性 |
1.7.4 表面光敏化改性 |
1.7.5 表面酸化改性 |
1.8 TiO_2负载化 |
1.8.1 负载体种类 |
1.8.2 分子筛简介 |
1.8.3 负载型TiO_2制备方法 |
1.9 本论文选题意义及主要工作 |
1.9.1 本文选题意义 |
1.9.2 主要研究内容 |
第二章 实验原料、仪器及性能表征手段 |
2.1 实验药品及设备 |
2.1.1 实验所用药品 |
2.1.2 实验所用仪器 |
2.2 实验流程 |
2.3 材料表征手段 |
2.3.1 X射线衍射分析(XRD) |
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM) |
2.3.3 透射电子显微镜(TEM) |
2.3.4 傅里叶红外光谱分析(FT-IR) |
2.3.5 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis) |
2.3.6 荧光发射光谱分析(PL) |
2.3.7 磁学性质测定(VSM) |
2.4 光催化剂性能评价 |
2.4.1 光催化降解实验 |
2.4.2 光催化材料稳定性试验 |
第三章 溶胶凝胶水热法制备纳米TiO_2光催化剂 |
3.1 引言 |
3.2 溶胶凝胶水热法制备纳米TiO_2 |
3.3 制备工艺条件优化 |
3.3.1 前驱体水量对产物光催化性能的影响 |
3.3.2 前驱体碱度对产物光催化性能的影响 |
3.3.3 水热时间对产物光催化性能的影响 |
3.3.4 水热温度对产物光催化性能的影响 |
3.4 TiO_2样品表征与评价 |
3.4.1 X射线衍射分析 |
3.4.2 紫外-可见漫反射光谱分析 |
3.4.3 扫描电镜分析 |
3.4.4 透射电镜分析 |
3.4.5 光催化降解实验性能分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 TiO_2光催化剂掺杂改性及负载化研究 |
4.1 引言 |
4.2 N掺杂改性TiO_2的制备及光催化性能研究 |
4.2.1 N掺杂改性TiO_2样品的制备 |
4.2.2 N掺杂改性TiO_2样品的XRD表征 |
4.2.3 N掺杂改性TiO_2样品的FTIR表征 |
4.2.4 N掺杂改性TiO_2样品的UV-Vis表征 |
4.2.5 N掺杂改性TiO_2样品的光催化性能测试 |
4.3 分子筛负载TiO_2的制备及光催化性能研究 |
4.3.1 分子筛负载TiO_2样品的制备 |
4.3.2 分子筛负载TiO_2样品的XRD表征 |
4.3.3 分子筛负载TiO_2样品的FTIR表征 |
4.3.4 分子筛负载TiO_2样品的TEM表征 |
4.3.5 分子筛负载TiO_2材料的光催化性能测试 |
4.4 本章小结 |
第五章 磁性SSZ-13 分子筛负载TiO_2复合光催化剂 |
5.1 引言 |
5.2 TiO_2/磁性SSZ-13 分子筛的制备 |
5.3 TiO_2/磁性SSZ-13 分子筛的结构形貌表征 |
5.3.1 XRD表征和分析 |
5.3.2 FT-IR表征和分析 |
5.3.3 SEM和 TEM表征和分析 |
5.4 TiO_2/磁性SSZ-13 分子筛的性能表征 |
5.4.1 VSM表征和分析 |
5.4.2 UV-Vis表征和分析 |
5.4.3 PL表征和分析 |
5.5 TiO_2/磁性SSZ-13 分子筛的催化及回收实验 |
5.5.1 光催化性能评价实验 |
5.5.2 磁回收性能实验 |
5.5.3 光催化剂稳定性实验 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 不足与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
(5)磁控溅射沉积法在纺织布料上制备金属色和结构色纳米薄膜以及相关特性的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景、目的和意义 |
1.2 颜色与结构色 |
1.2.1 光波与颜色 |
1.2.2 色素色与结构色 |
1.2.3 结构色生色机理 |
1.2.4 颜色(色彩)的测量与表征 |
1.3 国内外结构色纺织品的研究现状 |
1.3.1 溅射薄膜干涉结构色的研究情况 |
1.3.2 光子晶体结构色的研究 |
1.3.3 压印光刻等微纳米结构制备结构色的研究 |
1.4 本章小结 |
1.5 课题研究内容 |
1.6 课题技术路线和章节结构 |
第二章 磁控溅射的工艺优化及设备改造 |
2.1 引言 |
2.2 实验 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 单因素系列实验 |
2.2.3 正交系列实验 |
2.2.4 测试与表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 溅射工艺对薄膜速率的影响 |
2.3.2 溅射工艺对薄膜表面形貌的影响 |
2.3.3 镀膜后样品的物性 |
2.4 设备改造 |
2.4.1 样品夹持器改造 |
2.4.2 标准光源拍照灯箱改造 |
2.5 本章小结 |
第三章 PP无纺布基Cu/CuO薄膜的制备及特性 |
3.1 引言 |
3.2 实验 |
3.2.1 实验材料与薄膜制备 |
3.2.2 测试与表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 薄膜颜色及表面形貌 |
3.3.2 薄膜氧化问题 |
3.3.3 薄膜组分及结晶情况 |
3.3.4 紫外线防护性能及拒水性能 |
3.3.5 静电性能 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于TiO_2的多层结构薄膜的制备及特性 |
4.1 引言 |
4.2 实验 |
4.2.1 实验材料与设备 |
4.2.2 TiO_2与SiO_2复合的多层薄膜的制备 |
4.2.3 丙纶无纺布基TiO_2掺杂Nd复合薄膜的制备 |
4.2.4 测试与表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 TiO_2与SiO_2复合的多层薄膜 |
4.3.2 丙纶无纺布基TiO_2掺杂Nd复合薄膜 |
4.4 本章小结 |
第五章 PET机织物基Cu/CuO薄膜的制备及特性 |
5.1 引言 |
5.2 实验 |
5.2.1 实验材料与薄膜制备 |
5.2.2 测试与表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 颜色表征及薄膜厚度对颜色的影响 |
5.3.2 薄膜表面结构与形貌 |
5.3.3 薄膜组分、晶体结构及对颜色的影响 |
5.3.4 光学带隙和吸收边 |
5.3.5 色牢度、拒水性能、紫外线防护性能和透气性 |
5.4 本章小结 |
第六章 PET织物基CuN和TiN薄膜的制备及特性 |
6.1 引言 |
6.2 实验 |
6.2.1 实验材料与薄膜制备 |
6.2.2 测试与表征 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 颜色表征、表面形貌及光学特性 |
6.3.2 薄膜组分、晶体结构及对颜色的影响 |
6.3.3 光学带隙和吸收边 |
6.3.4 紫外线防护性能与透气性 |
6.3.5 静电性能 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论及展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新 |
7.3 不足与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间课题成果 |
致谢 |
(6)新型水伏纳米发电机的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 能源危机 |
1.2 水与水能 |
1.2.1 流动能的收集 |
1.2.2 雨滴能的收集 |
1.2.3 波动能的收集 |
1.2.4 蒸发能的收集 |
1.3 本文研究工作 |
2 TiO_2的结构、性质及表征方法 |
2.1 TiO_2的结构 |
2.1.1 TiO_2晶体结构 |
2.1.2 TiO_2能带结构 |
2.2 TiO_2的性质 |
2.2.1 TiO_2物理化学性质 |
2.2.2 TiO_2的电学性能 |
2.2.3 TiO_2光电催化性质 |
2.3 TiO_2的制备方法 |
2.3.1 模板法 |
2.3.2 水热合成法 |
2.3.3 溶胶-凝胶法 |
2.3.4 化学气相沉积法(CVD) |
2.3.5 物理气相沉积法(PVD) |
2.4 TiO_2的主要应用 |
2.4.1 抗菌作用 |
2.4.2 光解化降解有机污染物 |
2.4.3 医学应用 |
2.4.4 清洁应用 |
2.4.5 气敏传感器 |
2.4.6 在其它方面的应用 |
2.5 材料的表征技术 |
2.5.1 X射线衍射(XRD) |
2.5.2 扫描电子显微镜(SEM) |
2.5.3 场发射透射电子显微镜(TEM) |
2.5.4 Zeta电位 |
2.6 本章小结 |
3 水蒸发驱动纳米TiO_2发电机的制备及其电学性能的研究 |
3.1 水蒸发驱动纳米TiO_2发电机的制备 |
3.1.1 合成多壁碳纳米管(MWCNT)墨水作为电极材料 |
3.1.2 纳米发电机的制备 |
3.2 TiO_2的材料表征 |
3.3 水蒸发驱动纳米TiO_2发电机的性能测试 |
3.4 水蒸发驱动纳米TiO_2发电机的工作原理 |
3.5 TiO_2水蒸发驱动纳米发电机电学性能的研究 |
3.5.1 蒸发宽度对TiO_2水蒸发驱动纳米发电机电学性能的影响 |
3.5.2 竖直蒸发高度对TiO_2水蒸发驱动纳米发电机电学性能的影响 |
3.5.3 风速对TiO_2水蒸发驱动纳米发电机电学性能的影响 |
3.6 水蒸发驱动纳米TiO_2发电机的机械稳定性测验 |
3.7 本章小节 |
4 混合结构TiO_2水蒸发驱动纳米发电机的制备及其电学性能的研究 |
4.1 混合材料蒸发驱动纳米发电机的制备 |
4.2 混合材料的表征 |
4.3 混合材料发电机的机械稳定性测验 |
4.4 混合材料水蒸发驱动纳米发电机工作原理 |
4.5 基于混合材料的水蒸发驱动纳米发电机电学性能 |
4.6 玻璃纤维发电机电学性能 |
4.7 PVDF发电机电学性能 |
4.8 本章小节 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(7)金属光电化学阴极保护材料及其防腐功能化实现研究进展(论文提纲范文)
1 光电化学阴极保护材料 |
1.1 二氧化钛及其改性纳米材料在光电化学阴极保护中的性能研究 |
1.1.1 形貌调控改善纯Ti O2光电化学阴极保护性能 |
1.1.2 金属、非金属掺杂改善Ti O2光电化学阴极保护性能 |
1.1.3 与半导体复合或形成异质结改善Ti O2光电化学阴极保护性能 |
1.2 非Ti O2类光电化学阴极保护材料的性能研究 |
2 光电化学阴极保护材料的防腐功能化实现 |
2.1 光阳极电极进行阴极保护 |
2.2 光电化学阴极保护型防腐涂层 |
3 存在问题与发展趋势 |
(8)金属Nd增强TiO2高硅氧纤维薄膜光催化性能及机理研究(论文提纲范文)
1 实验部分 |
1.1 实验试剂 |
1.2 Nd/TiO2负载高硅氧玻璃纤维薄膜的制备 |
1.2.1 高硅氧玻璃纤维网格布的预处理 |
1.2.2 薄膜的制备 |
1.3 样品表征 |
1.4 光催化性能实验 |
2 结果与讨论 |
2.1 Nd/TiO2薄膜的XRD分析 |
2.2 Nd/TiO2薄膜的SEM分析 |
2.3 Nd/TiO2薄膜的光催化性能分析 |
2.4 Nd/TiO2薄膜的Raman分析 |
2.5 Nd/TiO2薄膜UV-vis漫反射分析 |
3 结论 |
(9)基于TiO2电子传输层的制备及钙钛矿太阳能电池性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 太阳能电池的发展与研究现状 |
1.3 钙钛矿太阳能电池简介 |
1.3.1 钙钛矿的晶体结构 |
1.3.2 钙钛矿太阳能电池的结构 |
1.3.3 钙钛矿太阳能电池的工作原理 |
1.3.4 钙钛矿太阳能电池的性能参数 |
1.4 电子传输层 |
1.4.1 钙钛矿太阳能电池电子传输层的作用 |
1.4.2 TiO_2电子传输层的研究现状 |
1.5 选题意义及研究内容 |
2 实验部分 |
2.1 实验药品及实验仪器 |
2.1.1 实验药品 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 钙钛矿太阳能电池的组装 |
2.3 材料性能测试与表征 |
2.3.1 X射线衍射 |
2.3.2 扫描电子显微镜 |
2.3.3 透射电子显微镜 |
2.3.4 X射线光电子能谱 |
2.3.5 紫外-可见分光光度计 |
2.3.6 原子力显微镜 |
2.3.7 显微共聚焦拉曼光谱 |
2.3.8 荧光光谱 |
2.3.9 电化学阻抗谱 |
3 TiO_2/rGO复合材料的制备及钙钛矿太阳能电池性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 TiO_2/rGO复合材料的制备 |
3.3 TiO_2/rGO复合材料的结构及光电性能研究 |
3.3.1 TiO_2/rGO复合材料结构及形貌分析 |
3.3.2 TiO_2/rGO电子传输层薄膜形貌分析 |
3.3.3 TiO_2/rGO复合材料光电性能分析 |
3.3.4 PSCs电池性能分析 |
3.4 小结 |
4 Sm掺杂TiO_2纳米晶的制备及钙钛矿太阳能电池性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 TiO_2:Sm纳米晶的制备 |
4.3 TiO_2:Sm纳米晶结构及光电性能的研究 |
4.3.1 PSCs电池性能分析 |
4.3.2 TiO_2:Sm纳米晶结构及形貌分析 |
4.3.3 TiO_2:Sm纳米晶光电性能分析 |
4.3.4 TiO_2:Sm电子传输层的载流子传输动力学分析 |
4.4 小结 |
5 Sm掺杂TiO_2纳米纤维的制备及钙钛矿太阳能电池性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 Sm掺杂TiO_2纳米纤维的制备 |
5.3 Sm掺杂TiO_2纳米纤维结构及光电性能的研究 |
5.3.1 TiO_2:Sm纳米纤维结构及形貌分析 |
5.3.2 TiO_2:Sm纳米纤维光电性能分析 |
5.3.3 PSCs电池性能分析 |
5.4 小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文及专利成果 |
(10)基于绿色建筑宜居性的新型建材研发与工程应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 建筑宜居性与当代建筑发展的基本特征 |
1.1.2 当代国内外绿色建筑的基本发展特点 |
1.1.3 绿色建材对建筑内外环境及宜居性的影响 |
1.2 本论文的主要研究工作 |
1.2.1 研究目标 |
1.2.2 主要研究内容 |
1.2.3 技术路线 |
第2章 轻质微孔混凝土及其墙材制备技术研究 |
2.1 引言 |
2.2 CFC原材料的技术要求 |
2.2.1 胶凝材料 |
2.2.2 骨料 |
2.2.3 其他原材料 |
2.3 CFC的配合比 |
2.4 CFC水化硬化与基本物理力学性能 |
2.4.1 CFC水化硬化的特点 |
2.4.2 浇筑块体的不同部位与水化硬化 |
2.4.3 矿物掺合料和细骨料的影响 |
2.4.4 CFC的物理性能 |
2.4.5 CFC的力学性能 |
2.5 微孔混凝土的热工性能试验研究 |
2.5.1 CFC导热系数与干密度 |
2.5.2 CFC孔隙率与导热系数之间的关系 |
2.5.3 CFC抗压强度与导热系数之间的关系 |
2.5.4 CFC蓄热系数与导热系数之间的关系 |
2.6 微孔混凝土复合大板生产技术研究 |
2.6.1 微孔混凝土复合大板的基本构造 |
2.6.2 微孔混凝土复合大板的基本性能 |
2.6.3 微孔混凝土复合大板生产的工艺流程与技术要点 |
2.7 微孔混凝土复合大板的应用示范 |
2.7.1 中建科技成都绿色建筑产业园工程 |
2.7.2 中建海峡(闽清)绿色建筑科技产业园 |
2.7.3 武汉同心花苑幼儿园工程 |
2.8 本章小结 |
第3章 建筑用水性节能降温涂料研究 |
3.1 引言 |
3.2 降温材料概述 |
3.2.1 降温材料定义、分类、降温机理及测试方法 |
3.2.2 降温材料热平衡方程 |
3.2.3 降温材料的分类 |
3.2.4 降温材料性能参数测试方法 |
3.3 白色降温涂料的研究 |
3.3.1 原材料的选择 |
3.3.2 配方及生产工艺 |
3.3.3 性能测试 |
3.3.4 结果与讨论 |
3.4 玻璃基材透明隔热涂料的研发 |
3.4.1 原材料及涂料制备工艺 |
3.4.2 性能测试 |
3.4.3 结果与讨论 |
3.5 水性节能降温涂料的应用示范 |
3.5.1 工信部综合办公业务楼屋顶涂料项目 |
3.5.2 玻璃基材透明隔热涂料工程应用实例 |
3.5.3 应用效益分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 多孔混凝土生态地坪及铺装技术研究 |
4.1 引言 |
4.2 透水混凝土的制备及其物理力学性能试验研究 |
4.2.1 原材料的基本性能 |
4.2.2 材料的配合比 |
4.2.3 透水混凝土基本物理力学性能 |
4.3 透水混凝土试验和检测方法研究 |
4.3.1 透水混凝土拌合物工作性的试验方法 |
4.3.2 测试设备 |
4.3.3 测试方法 |
4.3.4 强度试验 |
4.3.5 透水性试验方法 |
4.4 植生混凝土的制备及性能研究 |
4.4.1 试验用原材料及其基本性能 |
4.4.2 制备工艺 |
4.4.3 物理力学基本性能 |
4.5 透水混凝土地坪系统研究与应用示范 |
4.5.1 透水混凝土路面系统研究与应用示范 |
4.5.2 植生混凝土系统研究与应用示范 |
4.6 本章小结 |
第5章 光触媒空气净化涂料研究 |
5.1 引言 |
5.2 超亲水自洁涂层的研发 |
5.2.1 实验原料及设备 |
5.2.2 超亲水自清洁涂料的制备 |
5.2.3 混凝土表面超亲水自清洁涂料的性能 |
5.2.4 光触媒空气净化涂料产品性能检测 |
5.3 光催化气体降解检测系统技术研究 |
5.4 C掺杂TIO2的研制 |
5.4.1 原材料及实验方法 |
5.4.2 制备工艺 |
5.4.3 物相分析 |
5.4.4 物质化学环境分析 |
5.4.5 可见光响应测试 |
5.5 负载型光触媒材料的制备及性能研究 |
5.5.1 TiO_2溶胶及粉体制备 |
5.5.2 混晶TiO_2粉体的制备 |
5.5.3 基于TiO_2溶胶的光触媒材料的制备及光催化性能研究 |
5.5.4 光催化性能检测及影响因素分析 |
5.6 基于TIO2粉体的光触媒材料的制备及光催化性能研究 |
5.6.1 TiO_2-磷灰石的制备及其光催化性能检测 |
5.6.2 有机硅粘合剂-TiO_2分散液的制备及光催化性能研究 |
5.7 光触媒空气净化涂料制备及中试研究 |
5.7.1 原材料及实验方法 |
5.7.2 涂料制备工艺 |
5.7.3 检测方法 |
5.7.4 光触媒空气净化涂料性能 |
5.8 光触媒空气净化涂料的应用示范 |
5.8.1 北京西四南大街会议中心 |
5.8.2 北京橡树湾二期某住宅 |
5.9 本章小结 |
第6章 节能环保型材料在工程中的集成应用 |
6.1 引言 |
6.2 应用项目简介 |
6.2.1 工程概况 |
6.2.2 工程建设目标及主要措施 |
6.2.3 工程难点 |
6.3 新材料及技术的集成应用 |
6.3.1 微孔混凝土墙材的应用 |
6.3.2 透水混凝土和植生混凝土铺装技术 |
6.3.3 热反射和隔热涂料 |
6.3.4 光触媒空气净化涂料 |
6.3.5 立体绿化技术 |
6.3.6 建筑遮阳技术 |
6.3.7 光电技术 |
6.4 实施效果 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
四、环保型TiO_2薄膜玻璃性能的研究(论文参考文献)
- [1]稳定的高质量叠层光子晶体薄膜制备研究[D]. 陈欣月. 山西大学, 2021(12)
- [2]黑化TiO2超构表面的结构色调控与光化学研究[D]. 巫云开. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]拓扑法制备中空型二氧化钛及其在染料敏化太阳能电池中的应用[D]. 吴阳洪. 海南师范大学, 2021(12)
- [4]纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究[D]. 任轶轩. 太原理工大学, 2021(01)
- [5]磁控溅射沉积法在纺织布料上制备金属色和结构色纳米薄膜以及相关特性的研究[D]. 黄美林. 广东工业大学, 2021(08)
- [6]新型水伏纳米发电机的研究[D]. 庞迪. 辽宁师范大学, 2021(08)
- [7]金属光电化学阴极保护材料及其防腐功能化实现研究进展[J]. 张雪菲,李梦雅,孔龙飞,王猛,闫璐,肖凤娟. 表面技术, 2021(03)
- [8]金属Nd增强TiO2高硅氧纤维薄膜光催化性能及机理研究[J]. 辛萌. 化学研究与应用, 2021(03)
- [9]基于TiO2电子传输层的制备及钙钛矿太阳能电池性能研究[D]. 白培杰. 陕西科技大学, 2021(09)
- [10]基于绿色建筑宜居性的新型建材研发与工程应用研究[D]. 宋中南. 哈尔滨工业大学, 2020(01)