【摘 要】
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二氧化钛经过紫外线照射后具备超亲水性,这赋予其在防雾领域的应用价值。但是这种超亲水性对紫外线的依赖性强,且在黑暗环境中会随时间逐渐消失,因此长效的亲水性和更宽的光响应范围对二氧化钛的防雾应用是必要的。此外,二氧化钛的折射率高,作为防雾涂层使用时降低了基底的透明性,违背了防雾应用的初衷,同样需要减反射技术辅助改进。本文通过溶胶-凝胶法制备了铁掺杂的二氧化钛涂层。通过铁掺杂,二氧化钛涂层对光谱的响应范
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)
【基金项目】
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国家自然科学基金U1809213和U1809214
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二氧化钛经过紫外线照射后具备超亲水性,这赋予其在防雾领域的应用价值。但是这种超亲水性对紫外线的依赖性强,且在黑暗环境中会随时间逐渐消失,因此长效的亲水性和更宽的光响应范围对二氧化钛的防雾应用是必要的。此外,二氧化钛的折射率高,作为防雾涂层使用时降低了基底的透明性,违背了防雾应用的初衷,同样需要减反射技术辅助改进。本文通过溶胶-凝胶法制备了铁掺杂的二氧化钛涂层。通过铁掺杂,二氧化钛涂层对光谱的响应范围扩大,并且亲水持续时间得以延长。其中,1.0 mol%的铁掺杂量下的二氧化钛涂层的亲水性在黑暗环境中保持了60天,且其在日光照射下的亲水转化速率大大提高。相关测试证明涂层的表面结构不是影响其亲水性的主要因素。结合化学组分的表征和密度泛函计算,元素掺杂主要起两方面的作用,它一方面提高了二氧化钛在日光下的光解性能,一方面提高了羟基在二氧化钛表面的吸附稳定性。为了提高涂层的透光率,本文通过共混的方法成功制备了氧化钛/氧化硅的复合涂层。与氧化硅复合后,氧化钛涂层的透光率上升,反射率降低,但仍对基底的透明性造成了一定损失。此外,少量的氧化硅就会强烈抑制氧化钛的结晶行为,进而大大削弱涂层的亲水持续时间和光致亲水性,因此共混并不是理想的复合方式。本文通过双层薄膜的复合方式,以规避各相混合相互影响的问题。使用St（?）ber法制备了氧化硅纳米球,通过提拉法涂覆在氧化钛涂层表面,既实现了对涂层的增透,在550 nm处提高了7.1%的透光率,又使涂层的防雾性能得到延长,并保留了氧化钛层的光致亲水性。
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