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自清洁玻璃的性能研究

第一篇：自清洁玻璃的性能研究自清洁玻璃的性能研究摘要：自清洁玻璃能够利用阳光、空气、雨水，自动保持玻璃表面的清洁，并且玻璃表面所镀的TiO2膜或其他半导体膜还能分解空气中的有机物，以净化空气，且催化空气中的氧气使之变为负氧离子，从而使空气变得清新，同时能杀灭玻璃表面的细菌和空气中的细菌。随着国内环保意识的增强以及人们更加注重生存质量,及可持续发展的要求，自洁净玻璃的市场前景是非常广阔的。关键字：自清洁；超亲水；超疏水；光催化性；低碳引言：我们都喜欢光洁的物品，而无机非金属材料既具有其特有的光泽还有他们的特殊的透明性以及高强度持久稳定性成为了是我们家居建材等的一个很好的选择…….但是我们经常遇到的问题就是我们的玻璃或者陶瓷上面经常性的会有灰尘等赃物。如此的话，光洁物品有所玷污，而影响我们的观赏性，而我们在此研究的自清洁玻璃，就是为了解决玻璃制品容易脏的问题的…….自清洁玻璃我自清洁性我们可以从设计工艺上和材料的性能上进行研究。就像美国的隐形飞机的隐形性一样，他们先从造型上减少雷达的反射面积，再在表面涂上吸收涂层等。因此我们也可以将此类的成功案例引入到我们的自清洁玻璃……..其一我们可以通过设计产品的造型，其实具有良好的美观效应和较少的表面污物残留（这个我们可以参照超亲水和超疏水结构进行设计）；其二我们可以在上面贴一些特殊薄膜，来制成自清洁玻璃。一般我们可以分为自清洁玻璃按亲水性分类可分为超亲水性自清洁玻璃和超疏水性自清洁玻璃。（1）超亲水性自清洁玻璃：具有超亲水性的自清洁玻璃从材质方面看来一般都是无机材料组成的膜,如:TiO2、SnO2等。（2）超疏水性自清洁玻璃：通常,有机自清洁玻璃都是超疏水的,利用超疏水技术使得玻璃表面产生超疏水和超疏油的特殊表面,使处在玻璃表面的水无法吸附在玻璃表面而变为球状水珠滚走,亲水性污渍和亲油性污渍无法粘附于玻璃表面,从而保证了玻璃的自清洁。1、研究现状自清洁玻璃的使用面极广,具有广阔的发展和应用前景,可广泛应用在与人们生活环境相关的玻璃和玻璃制品上。其在紫外光照射下能够降解有机物,具有杀菌的效果,可以用于医院手术仪器、厨房玻璃等；其超亲水性使空气中的水蒸气不会凝结在玻璃表面,可以用于汽车挡风玻璃及后视镜,浴室镜子,眼睛镜片,仪器仪表玻璃等；其自清洁性能使其广泛用于玻璃幕墙、门窗玻璃、天窗玻璃、家电玻璃、灯具灯罩玻璃等。目前自清洁玻璃的产业化受到了一些技术上的制约:其在可见光下的光催化效率太低、TiO2膜的大面积制备技术也不够成熟,此外,自清洁玻璃自清洁性能的持久性还有待提高。纳米二氧化钛由于具有良好的光催化性能，在抗菌除臭、污水处理、空气净化等方面有广阔的应用前景。TiO2是N型半导体金属氧化物，在同类（如ZnO、CdS、WO3等）物质中具有氧化活性好、稳定性强、无毒等优点，是一种绿色环境友好型材料。制备出具有较高催化活性和能够被可见光激发的纳米二氧化钛光催化剂，一直是光催化研究的前沿和重要方向。2、自清洁玻璃的制备加工方法2.1溶胶—凝胶法该法利用易水解的钛盐在某种溶剂中与水发生反应,经水解缩聚形成钛溶胶,将溶胶涂覆在洁净的玻璃表面,镀膜后的基片经干燥、热处理后形成纳米TiO2薄膜。2.2磁控溅射法磁控溅射法镀膜是比较成熟的工艺,生产自洁净玻璃是以钛为溅射靶材,在惰性气体和氧气混合的气氛下,保持一定的混合气压力,在玻璃上溅射成均一透明致密的TiO2薄膜。2.3化学气相沉积法该法是用有机钛化合物或四氯化钛作为原料,先将它们蒸发变成气态,然后随载气输送到镀膜器中,最后蒸汽在玻璃表面发生分解、水解或热解反应,形成TiO2薄膜。3、自清洁材料性能改进型研究3.1提高它的光催化性3.1.1掺杂贵金属离子TiO2的晶体结构和能带结构受金属掺杂影响最为显著和直接，这两方面的改变会直接影响TiO2的吸光性能和光催化活性。Chao发现掺杂适量的Ag+，会促进TiO2晶相由锐钛矿相向金红石相转变，但阻止了锐钛矿相TiO2晶粒的长大，并且会增加TiO2的比表面积，这为提高TiO2光催化活性提供了良好的前提条件。Lopez发现在Pt/TiO2凝胶过程中，铂离子会进入TO2的分子晶格中，这影响了半导体颗粒表面的能带结构，降低了带隙能，也影响了比表面积，以及不同晶相之间（A:R）的比例关系，从而提高了TiO2的光催化活性。在金属离子的掺杂中，如Fe3+,Cr3+,Ag+等，Ag+对光催化活性的提高最为显著。在可见光或微光条件下，掺杂贵金属离子的二氧化钛也有较满意的杀菌效果。3.1.2纳米二氧化钛掺杂阴离子相对于以金属离子为主的阳离子掺杂，阴离子（如N3-，C4-，P3-等）掺杂TiO2光催化剂对提高光催化活性的研究较少。Asahi在2001年首次报道了掺杂阴离子N3-的TiO2在提高可见光响应性能