学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
溶胶-凝胶法制备TiO_2纳米薄膜及其摩擦学性能研究
作 者: 晁闻柳
导 师: 万勇
学 校: 青岛理工大学
专 业: 机械设计及理论
关键词: TiO2 溶胶凝胶 薄膜 金属掺杂 分子自组装 紫外光照 摩擦学性能
分类号: TB383.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 65次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
纳米TiO2因具备优异的物理化学特性而可被广泛地应用于化学、光学、生物、机械和电子等领域。目前,TiO2薄膜因具备较高的光催化活性,成为一种公认的催化材料,而其光致亲水性能被用于自清洁薄膜,已形成产业化并实现了大规模的生产。本文利用溶胶-凝胶法,以玻璃为基底,制备了均匀、致密的TiO2纳米薄膜,并研究了其摩擦学性能;同时,利用金属掺杂以及分子自组装技术,在玻璃表面制备了TiO2纳米复合薄膜;此外,还考察了紫外光照对TiO2薄膜摩擦学性能的影响。研究发现:(1)采用溶胶-凝胶法制备的TiO2纳米薄膜致密且均匀,表面具备超亲水性能;摩擦实验测得在0.5N载荷下薄膜的耐磨寿命为150s。(2)采用Cu离子及Ni离子掺杂后,TiO2纳米薄膜致密、均匀度依然良好,且薄膜的表面粗糙度变小;掺杂后薄膜的摩擦学性能明显改善,且当Cu离子及Ni离子掺杂量为5%(摩尔浓度)时,薄膜的抗磨减摩性能最佳。(3)利用分子自组装技术,在TiO2纳米薄膜表面气相沉积了一层十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS)单分子膜,得到TiO2- FAS复合双层薄膜,并发现其摩擦学性能显著提高,在0.5N载荷下耐磨寿命达到550s。(4)采用紫外光照处理后的TiO2纳米薄膜摩擦学性能明显恶化,通过考察薄膜的亲水性能,以及紫外光照前后表面形貌的变化,发现导致恶化的原因有:紫外光照恢复了薄膜的超亲水性能从而加大了薄膜表面的粘附磨损;紫外光照后薄膜的表面形貌被破坏。其中,后者是导致薄膜摩擦学性能恶化的主要原因。TiO2纳米薄膜的摩擦学性能影响了其在实际应用的正常持久发挥,本文通过常用金属掺杂、分子自组装技术,显著改善了薄膜的抗磨减摩性能,并研究了紫外光照后薄膜摩擦学性能恶化的因素,这些实验结果对TiO2纳米薄膜的应用拓展有着十分重要的意义。
|
全文目录
摘要 7-8 Abstract 8-10 第1章 绪论 10-26 1.1 纳米科技与纳米陶瓷材料 10 1.2 Ti0_2的结构及性质 10-12 1.3 Ti0_2薄膜的制备方法 12-17 1.3.1 物理气相沉积(PVD)法 12-13 1.3.2 化学气相沉积(CVD)法 13-14 1.3.3 液相沉积(LPD)法 14-15 1.3.4 溶胶-凝胶(Sol-gel)法 15-17 1.4 Ti0_2薄膜的研究现状 17-24 1.4.1 光催化性能的研究 17-19 1.4.2 亲水性能的研究 19-21 1.4.3 摩擦学性能的研究 21-24 1.5 研究的背景及意义 24 1.6 本文研究的主要内容及目标 24-26 第2章 实验原理、方法及实验设备 26-33 2.1 Ti0_2薄膜的制备原理 26 2.2 制备方法 26-28 2.2.1 基底的清洗及功能化处理 26-27 2.2.2 薄膜的制备 27-28 2.3 实验仪器与设备 28-33 2.3.1 薄膜制备设备 28-29 2.3.2 薄膜性能表征设备 29-33 第3章 金属掺杂Ti0_2薄膜的摩擦学性能研究 33-52 3.1 引言 33 3.2 实验与表征 33-35 3.2.1 薄膜的制备 33-34 3.2.2 薄膜的表征 34 3.2.3 薄膜的摩擦学性能评价 34-35 3.3 Cu-Ti0_2薄膜结果与讨论 35-43 3.3.1 XPS 表征 35-38 3.3.2 XRD 表征 38-39 3.3.3 AFM 表征 39-40 3.3.4 摩擦学性能 40-43 3.4 Ni-Ti0_2薄膜结果与讨论 43-51 3.4.1 XPS 表征 43-47 3.4.2 XRD 表征 47-48 3.4.3 AFM 表征 48-49 3.4.4 摩擦学性能 49-51 3.5 本章小结 51-52 第4章 FAS-Ti0_2复合薄膜的摩擦学性能研究 52-61 4.1 前言 52-53 4.2 实验与表征 53-55 4.2.1 FAS-Ti0_2薄膜的制备 53-54 4.2.2 薄膜的表征 54-55 4.3 结果与讨论 55-59 4.3.1 薄膜的XPS 表征 55-58 4.3.2 薄膜的摩擦学性能表征 58-59 4.4 本章小结 59-61 第5章 紫外光照对 Ti0_2薄膜摩擦学性能的影响 61-70 5.1 前言 61 5.2 实验与表征 61-63 5.2.1 薄膜的制备 61 5.2.2 薄膜的表征 61-62 5.2.3 紫外光照处理 62-63 5.3 结果与讨论 63-68 5.3.1 紫外光照前后Ti0_2薄膜的亲水性能 63-64 5.3.2 紫外光照前后Ti0_2薄膜的表面形貌 64 5.3.3 紫外光照前后Ti0_2薄膜的摩擦学性能 64-66 5.3.4 紫外光照对Ti0_2薄膜的摩擦学性能的影响机制 66-68 5.4 本章小结 68-70 结论 70-72 参考文献 72-80 攻读硕士学位期间发表的学术论文 80-81 致谢 81
|
相似论文
- 双季戊四醇及其衍生物的合成与工艺研究,TQ223.164
- 钛酸盐光催化剂的制备及光催化分解水性能,O643.36
- 基于酚醛树脂活性炭的制备及负载TiO2吸附—光催化性能,TQ424.19
- TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基复合材料的制备及摩擦学性能,TB332
- 溶胶—凝胶AAO模板法制备ITO准一维纳米结构,TB383.1
- Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)纳米管/线的合成工艺研究,TB383.1
- 钛酸锶钡铁电薄膜的制备及电热效应,TB383.2
- 基于共面传输线法的高温超导薄膜表面电阻的测试研究,O484.5
- 铁电薄膜与组分梯度铁电薄膜的性能研究,TM221
- 可磁分离的TiO2基光催化纳米纤维的制备研究,TB383.1
- Fe,V共掺杂TiO2催化剂的合成、表征及其性能研究,O614.411
- 静电纺丝法制备TiO2及其光催化行为的研究,O614.411
- Bi系Co基氧化物系热电陶瓷与薄膜制备,TQ174.7
- 功能化纳米二氧化钛多孔材料的制备、表征及性能研究,TB383.1
- 有序多孔TiO2薄膜的制备及其性能研究,TB383.2
- Cu、Mn、Ce改性V2O5-WO3/MOx/CC催化剂的制备及其催化脱硝性能,X701
- 复合溶胶改性Ce、Co、Ni/V-W/TiO2选择催化还原NOx的性能研究,X701
- 掺铁SnO2陶瓷与薄膜的制备研究,TQ174.6
- LSGM电解质薄膜制备与电化学性能研究,TM911.4
- 一维纳米TiO2的制备及染料废水脱色研究,TB383.1
- 介孔二氧化钛光催化降解橙黄Ⅱ的研究,X791
中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
© 2012 www.xueweilunwen.com
|