调控纳米粒子修饰TiO2薄膜：制备与光致亲水性研究

"纳米粒子修饰TiO2薄膜的制备及其光致亲水性能 (2012年)，作者：刘淑赟，董如林，陈智栋，金长春，王彩霞，来源于《常州大学学报（自然科学版）》" 本文研究了纳米粒子修饰TiO2薄膜的制备方法及其对光致亲水性能的影响。TiO2薄膜因其优异的光催化和自清洁特性，在环保、能源和建筑材料等领域有着广泛的应用。实验中，研究人员通过调控TiO2前驱体溶胶中的水-醇体积比(Vw:Ve)以及涂膜时的环境温度，控制了薄膜表面粒子的尺寸，从而改变了薄膜的性能。 首先，TiO2前驱体溶胶中的水-醇体积比对粒子尺寸有显著影响。当Vw增加，即水的比例增大时，溶胶中的粒子尺寸也会相应增大。这是因为更多的水可以提供更稳定的溶剂环境，使粒子在生长过程中有更多的空间，导致粒子尺寸增大。反之，提高醇的比例可以限制粒子的生长，因为醇可以降低溶胶的极性，减少粒子间的相互作用，从而限制其聚集。 其次，涂膜时的环境温度也对粒子尺寸产生影响。随着温度的升高，溶胶中粒子的溶解度增大，这可能导致粒子尺寸减小。较高的温度会增加溶剂的挥发速率，使得粒子在成膜过程中的聚集程度降低，形成更小的粒子。 通过精细调整这两个参数，研究人员能够制备出具有期望尺寸粒子修饰的TiO2薄膜。在实验条件下，Vw:Ve=10:5和涂膜温度40℃被认为是最优条件，此时制得的TiO2薄膜表现出最佳的光致亲水性、自清洁效果和光催化活性。光致亲水性是指材料在光照下能迅速转变为亲水状态，这有助于水分的吸附和污染物的去除，从而实现自清洁功能。光催化活性则指TiO2薄膜在光照射下能催化分解有机污染物，进一步增强其自清洁能力。 这项研究为优化TiO2薄膜的性能提供了新的思路，对于设计高性能的光催化材料和自清洁涂层具有重要的理论与实践意义。通过这种定制化的粒子修饰，可以进一步提升TiO2薄膜在太阳能电池、空气净化和智能窗户等领域的应用潜力。