SiO_2/TiO_2薄膜的制备及其自清洁减反射性能研究

【摘要】：太阳能利用系统中重要的单元组成部分之一是太阳能玻璃盖板。用二氧化钛做自清洁材料时太阳能玻璃盖板的自清洁和透光率是两个相互制约的参数，解决好这两个问题是非常重要的问题，必能带来巨大的经济利益。本文方法一是用二氧化钛，二氧化硅粉末采用不同比例制成混合靶材，采用X射线衍射仪(XRD)对靶材的晶体结构进行了检测，然后以载玻片为基片，采用磁控溅射法制备得到纳米SiO_2/TiO_2复合薄膜；方法二是对SiO_2/TiO_2多层薄膜进行光学设计，以超白玻璃为基片，采用电子束蒸发法制备SiO_2/TiO_2多层薄膜。两种方法制备出的样品在空气气氛中对薄膜进行退火处理，考察对制备得到的薄膜结构，形貌和性能的影响。用原子力显微镜(AFM)考察SiO_2/TiO_2薄膜表面形貌；用紫外-可见分光光度计(UV-VIS)研究不同制备配比对SiO_2/TiO_2薄膜的透射率的影响；用静滴接触角测量仪对所制备的不同参数的SiO_2/TiO_2薄膜进行初步的亲水性能和光催化性能测试。结果表明： (1)采用磁控溅射法制备沉积膜厚为48nm的SiO_2/TiO_2复合薄膜，在450℃退火时，晶粒排列致密形成了致密均匀的薄膜，SiO_2/TiO_2复合薄膜透过率是最大的，透光率达到90.5%。当靶材TiO_2含量是5%时所得SiO_2/TiO_2复合薄膜的透光率是最高的。用紫外光照射4小时后，各个SiO_2/TiO_2薄膜的水的接触角都变为4-8°。薄膜涂油酸紫外照射16小时后不同的TiO_2含量的SiO_2/TiO_2薄膜表面水的接触角都减小至10°以下。 (2)采用电子束蒸发法制备经优化设计的SiO_2/TiO_2多层薄膜,在450℃退火时SiO_2/TiO_2薄膜表面的平均粒径为180nm的颗粒堆积而成，薄膜表面粗糙度为4.46nm。450℃退火后，样品形貌发生了显著的变化，薄膜结晶粒子逐渐长大，结晶粒径增大，表面粗糙度增大，晶粒已经充分地生长了，晶粒排列致密形成了致密均匀的薄膜，且有比较大的比表面积。450℃退火后的SiO_2/TiO_2多层薄膜的透过率比基片玻璃要高。透光率达到96.3%，薄膜具有增透效果。对SiO_2/TiO_2多层薄膜进行了亲水性能测试以及进行了光催化性能分析，薄膜具备非常好的超亲水性能和光催化性能。 【关键词】：磁控溅射 电子束蒸发 SiO_2/TiO_2复合薄膜 自清洁 透光率
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TB383.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 研究背景与意义7-8
• 1.2 SiO_2/TiO_2薄膜研究进展8
• 1.3 TiO_2晶格结构8-9
• 1.4 TiO_2的光催化原理9-10
• 1.5 减反射薄膜的原理10-11
• 1.6 SiO_2/TiO_2薄膜的制备方法11
• 1.7 本论文研究内容11-13
• 第二章 实验设备与检测设备13-16
• 2.1 实验仪器设备13-15
• 2.2 检测仪器15-16
• 第三章 磁控溅射法制备纳米 SiO_2/TiO_2复合薄膜16-31
• 3.1 磁控溅射法概述16-18
• 3.2 磁控溅射靶材的制备和分析18-26
• 3.3 磁控溅射基片的清洗26
• 3.4 SiO_2/TiO_2复合薄膜的制备26-31
• 第四章 SiO_2/TiO_2复合薄膜的表征和性能研究31-40
• 4.1 SiO_2/TiO_2复合薄膜 AFM 分析31-32
• 4.2 退火温度对薄膜透光率的影响32-34
• 4.3 TiO_2含量对薄膜透光率的影响34-36
• 4.4 SiO_2/TiO_2薄膜亲水性能测试36-37
• 4.5 SiO_2/TiO_2薄膜光催化性能分析37-39
• 4.6 本章小结39-40
• 第五章 电子束蒸发法制备纳米 SiO_2/TiO_2薄膜及其性能表征40-48
• 5.1 电子束蒸发原理及镀膜设备40-41
• 5.2 SiO_2/TiO_2多层薄膜的光学设计41-43
• 5.3 SiO_2/TiO_2多层薄膜样品的制备43-44
• 5.4 薄膜性能表征44-47
• 5.5 本章小结47-48
• 第六章 总结与展望48-50
• 6.1 总结48-49
• 6.2 展望49-50
• 参考文献50-53
• 硕士在读期间发表的论文53-54
• 致谢54

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