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1、纳米二氧化钛薄膜玻璃及其应用进展李婷（长沙理工大学物理与电子科学学院，湖南长沙410004）摘要：对传统无机非金属材料而言，对其采用一定的表面技术予以改性，将赋予其一些新的更加实用的功能或性能。对于玻璃这种无机非材料，通过在其表面镀覆一层纳米二氧化钛薄膜可令其具备自洁、抗菌、亲水等新特性。本文主要就纳米二氧化钛薄膜玻璃的性能、作用机理、制备工艺流程进行简要阐述，并对其在新材料等前沿领域及目前市场的应用进展予以介绍说明。关键词：玻璃纳米二氧化钛自洁抗菌应用进展Nano-sizedTiO2ThinFilmGlassandItsProgressofApplicationsTingLee(Chan
2、gshaUniversityofScienceandTechnologyCollegeofPhysicandElectricScience,HunanChangsha410004)Abstract:Forthetraditionalinorganicandnonmetallicmaterial,theywillgetsomenewandmorepracticalfun-ctionwhenweusecertainsurfacetechnologytomodifytheirperformance.So,fortheglass,itcanbeequippedwiththenewfeatures,
3、suchasself-cleaning,anti-bacteria,hydrophilic.etc.Thepaperbrieflysummarizedtheperformance、workingprinciple、preparationandprocessofnano-sizedTiO2thinfilmglass,andgaveanintroductionabouttheapplicationprogressofnewmaterialandthemarket.Keywords:glass,nano-sizedTiO2,self-cleaning,anti-bacteria,applicat
4、ionprogress1引言纳米TiO2是一种优异的光电功能材料，其以优越的光催化、光电转换、介电效应和光学非线性等性能而引人注目，并具有抵抗紫外线、抗老化、抗菌、自清洁等功效，因此被广泛应用与环境污染物的降解、杀菌等方面。若将纳米二氧化钛薄膜与传统的无机非金属材料相结合，将会给材料赋予新的适应于市场需求与生活要求的功能，将具有非常可观的市场前景。二氧化钛薄膜玻璃于是应运而生。本文主要就纳米二氧化钛薄膜玻璃的性能、作用机理、制备工艺流程进行简要阐述，并对其在新材料等前沿领域及目前市场的应用进展予以介绍说明。2纳米二氧化钛薄膜玻璃采用适当的方法将纳米TiO2薄膜镀在玻璃表面制成纳米TiO2薄
5、膜玻璃，这种玻璃可以称作是一种绿色材料。纳米TiO2薄膜玻璃除了具有一般普通玻璃的使用性能外，还具有有利于环境净化的优异性能。纳米TiO2薄膜玻璃可光催化降解空气中的有机污染物有机物吸附在TiO2薄膜表面被氧化成CO2、H2O等对人类无害的物质。因TiO2薄膜具有超亲水特性，故纳米TiO2薄膜玻璃在光照下，污物不易附着在薄膜表面，显示出高度的自清洁效应,具有长期自洁去污能力。此种玻璃可用于汽车玻璃或高建筑物上难于人工清洁的玻璃。可通过对玻璃表面TiO2薄膜的改进，来提高玻璃的光催化效率、透过率、化学稳定性。其中，TiO2光催化膜的制备方法有:金属钛的加热阳极氧化、电子束沉积、离子溅射、化学
6、气相沉积、金属有机化学气相沉积、等离子体增强的化子气相沉积、热溶胶以及溶胶-凝胶法等近10种方法,但制作“自洁玻璃”工艺中应用最多的是溶胶-凝胶法。其工艺流程大致为:玻璃原片备制→清洗→干燥→入镀膜池→镀制→烘干→进入热处理炉烧结→出炉降温冷却→产品检验→包装→出厂。3纳米二氧化钛光催化机理当波长小于387.5nm的光子照射TiO2的表面后,处于价带的电子就会被激发到带上去,从而分别在价带和导带上产生高活性的光生空穴(h)和光生电子(e-):TiO2+hv—h+e-在电场作用下h和e-发生分离。迁移到粒子表面的不同位置。同时几者存在着复合,使光催化效率降低。在不同条件下,h和e-经过一系列
7、反应生成含氧小分子活性物种(·OH、H2O2.O2-等）。首先,吸附在TiO2表面的02吸收e-形成多种氧离子表面态(O2、O、O2-）。O2-表面态作为活性物种,能够和TiO2表面吸附的水分子发生如下反应：2O2-+2H2O—2H2O2+O2O2+e-—O2-H2O2+e-—·OH+OH-在高pH条件下,分布在TiO2表面的h+可以将吸附在TiO2表面的OH-和水分子氧化成·OH:H++OH-一·OHH++2H2O—·
