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《西北大学》 2012年
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Ag/TiO_2纳米复合薄膜的制备及光致变色性质研究

张璐  
【摘要】:半导体氧化物和贵金属纳米材料由于他们独特的物理化学性质成为材料科学界的研究热点。近年来有学者将半导体氧化物TiO2与Ag纳米材料复合,开发出了具有新颖的多颜色光致变色特性的纳米材料。Ag/TiO2纳米复合薄膜对多种颜色响应的光致变色特性使得该材料在光信息存储、色度传感器、光开关、智能玻璃和显示器件等领域具有广阔的应用前景。本文结合溶胶凝胶法和光催化方法制备了Ag/TiO2纳米复合薄膜,对薄膜的微观形貌结构、光吸收性质和光致变色特性等进行了表征,研究了薄膜制备参数和环境条件对薄膜光致变色性能的影响,并探讨了Ag/TiO2纳米复合薄膜的光致变色机制。本论文的主要工作如下: 实验采用紫外光催化还原法在TiO2薄膜表面沉积Ag颗粒,研究了TiO2退火温度及光还原Ag颗粒时间对Ag/TiO2纳米复合薄膜光吸收性质的影响,发现锐钛矿晶型的TiO2更利于Ag颗粒的沉积,且随着光催化还原时间的增长,薄膜在可见光波段的吸收增强,但最终会由于Ag+浓度的降低而达到饱和状态。 Ag/TiO2纳米复合薄膜在激光的照射下发生光致变色,在紫外光照射下又恢复为原来的状态,具有良好的可重复光致变色特性。Ag粒子的组分含量和TiO2薄膜晶型共同影响薄膜的光致变色效率,Ag粒子组分含量存在一个适宜值,过多的Ag颗粒反而会抑制薄膜的光致变色效率,且500℃退火处理样品的光致变色效率高于300℃和400℃退火处理的薄膜样品。 Ag/TiO2纳米复合薄膜的表面形貌和微观结构也影响薄膜的光致变色性能,我们通过在TiO2溶胶中加入不同相对分子量的聚乙二醇来得到各种形貌结构的多孔薄膜,发现加入0.25gPEG-2000的多孔TiO2薄膜能作为Ag颗粒的沉积模板,进而调控Ag/TiO2薄膜的光致变色响应波段,得到所需特性的光致变色薄膜。 在光致变色过程中,Ag/TiO2纳米复合薄膜表面吸附的水分子对光致变色具有重要的作用,本文通过离子交换法验证了光致变色过程起作用的是薄膜表面水分子中的物理吸附水,而非化学吸附水。随着激光照射薄膜时间的增长,Ag纳米粒子过渡消耗导致Ag/TiO2纳米复合薄膜的光致变色生色强度达到饱和。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB383.2

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