兼具自清潔性能的新型節(jié)能薄膜TiN-,x-O-,y-的制備和性能研究.pdf

1、目前,能源短缺的問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越凸顯出來(lái),如何減少建筑能耗也成為人們普遍關(guān)注的問(wèn)題,節(jié)能型鍍膜玻璃就是一種可以節(jié)省現(xiàn)有能源的建筑材料.同時(shí),環(huán)境的惡化使得人們關(guān)注建筑玻璃的環(huán)保性能.本文在對(duì)TiN薄膜的節(jié)能機(jī)理和TiO<,2>的自清潔機(jī)理作了全面綜述的基礎(chǔ)上,提出通過(guò)對(duì)TiN鍍膜玻璃進(jìn)行熱處理使其兼具節(jié)能和環(huán)保性能的設(shè)想. 首先以TiCl<,4>和NH<,3>為原料,以N<,2>為載氣和保護(hù)氣體,采用常壓化學(xué)氣相沉積法(APCVD

2、)在玻璃基板表面制備得到TiN薄膜.將制備得到的TiN薄膜在空氣氣氛中熱處理,改變熱處理的溫度和時(shí)間,制備得到TiO<,x>N<,y>,薄膜.運(yùn)用XRD、FESEM、EDX、電阻測(cè)試儀、紫外一可見(jiàn)分光光度計(jì)等表征手段研究了熱處理溫度和時(shí)間對(duì)TiO<,x>N<,y>薄膜的結(jié)晶性能、表面形貌、表面成分、導(dǎo)電能力、光學(xué)性能和自清潔性能的影響. 研究結(jié)果表明,隨著熱處理溫度的升高,TiN薄膜的氧化程度逐漸增大,熱處理后生成的薄膜中N的含

3、量逐漸減少,O的含量逐漸升高.O摻入到TiN的晶格結(jié)構(gòu)中,生成晶格常數(shù)較小的TiO<,x>N<,y>面心立方結(jié)構(gòu).薄膜的表面形貌由狹長(zhǎng)片狀向針狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,電阻率逐漸升高,在紫外一可見(jiàn)光區(qū)的吸收邊逐漸藍(lán)移.當(dāng)熱處理溫度上升到600℃時(shí),TiN薄膜被完全氧化為T(mén)iO<,2>薄膜.同時(shí),隨著薄膜中氧含量的升高,薄膜對(duì)甲基橙溶液的降解率也逐漸增大,熱處理后的薄膜表面呈現(xiàn)出超親水性,說(shuō)明熱處理后的薄膜具有自清潔性能.熱處理時(shí)間對(duì)氧化后薄膜的性能有

4、著和熱處理溫度類似的影響,熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)也會(huì)使得TiN薄膜的氧化程度的加深,進(jìn)而影響熱處理后薄膜的性能. 本文還探討了熱處理后生成的TiO<,x>N<,y>薄膜在高效節(jié)能鍍膜玻璃領(lǐng)域的應(yīng)用前景.研究結(jié)果表明,在合適的工藝條件下,熱處理后的薄膜,在近紅外和中遠(yuǎn)紅外光區(qū)都有一定的反射率,在可見(jiàn)光區(qū)有一定的透過(guò)率,可以作為高效節(jié)能鍍膜玻璃應(yīng)用.而且此時(shí)薄膜在紫外光照射下對(duì)甲基橙溶液有一定的降解速率,同時(shí)表面呈現(xiàn)出超親水性,說(shuō)明此時(shí)薄

5、膜兼具了自清潔和高效節(jié)能兩種性能.本文得到的最佳樣品的制備工藝條件為:FiN薄膜的表面熱處理溫度為400℃,熱處理時(shí)間為60min.此時(shí)的薄膜在近紅外光區(qū)的反射率可以達(dá)到60﹪,在中遠(yuǎn)紅外光區(qū)的反射率可以達(dá)到68﹪,在可見(jiàn)光區(qū)的透過(guò)率可以達(dá)到30﹪,可以用作高效節(jié)能薄膜.在此條件下制備得到的樣品表面呈現(xiàn)超親水性,經(jīng)過(guò)180min的紫外光照射,薄膜對(duì)甲基橙溶液的降解率可以達(dá)到57﹪,說(shuō)明薄膜表面具有白清潔能力.達(dá)到了預(yù)期的集成高效節(jié)能和自