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镍离子掺杂TiO_2涂层的制备及亲水性研究

刘羽熙  张鸣  顾瑜  陈萍  孙晨凯  李文荟  
【摘要】:目的研究不同含量的镍离子掺杂对TiO_2纳米涂层亲水性能的影响。方法采用溶胶-凝胶法制备不同含量Ni~(2+)掺杂TiO_2纳米复合溶胶,通过浸渍提拉法在载玻片上成膜,经过热处理后,得到不同含量Ni~(2+)掺杂TiO_2复合涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和表面接触角仪,对掺杂不同浓度Ni~(2+)后TiO_2的晶型、涂层微观形貌、光吸收性能、结构组成和涂层亲水性等进行表征分析,从而确定最佳Ni~(2+)浓度的复合涂层材料配方。结果制备的TiO_2主要由锐钛矿相和少量金红石相组成,Ni掺杂抑制了锐钛矿相向金红石相的转变。随着Ni含量的增加,TiO_2晶粒尺寸逐渐降低。适量掺杂Ni~(2+)制备的TiO_2纳米涂层表面形貌光滑,粒子分布致密均匀。掺杂使吸收波长阈值向长波方向偏移,禁带宽度减小,在一定程度上提高了TiO_2涂层的亲水性。当Ni~(2+)掺杂质量分数为1.5%时,TiO_2涂层亲水性最佳。结论采用溶胶-凝胶法实现了镍离子掺杂TiO_2的改性,掺杂Ni~(2+)后,Ni~(2+)/TiO_2复合涂层的亲水性能明显提高。

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