PDF《纳米 ZnO-SiO2 自清洁增透薄膜的制备及其性能》

510 nm) 特性, 在光催化、 光致发光、 导电膜等领域有广泛的应 用[7?19] . 从近期发表的文章可知, 对于 ZnO-SiO2 复合薄膜的研究很多. 尚红凯等 [13] 研究了纳米 ZnO 镶嵌 SiO2 薄膜的磁控溅射制备和发光性质, 认为纳米 ZnO 镶嵌 SiO2 薄膜具有很好的紫外光发 射特性;

Ali 等[14] 研究了溶胶-凝胶 ZnO-SiO2 薄膜 在不同热处理温度下的光催化降解特性, 发现其光 催化活性与热处理温度密切相关;

薛华等 [15] 研究 了磁控溅射法 ZnO 镶嵌 SiO2 薄膜的光学特性, 指 出此种复合膜结构的光学带隙明显增大、 光学吸收 明显蓝移、 紫外光吸收明显增强;

Kaneva 等[16] 研 究了旋涂法 ZnO-SiO2 纳米复合薄膜在紫外及可见 光照射下的光降解特性, 指出此薄膜

500 ? C 热退 火处理后对有机染料孔雀石绿、 亚甲基蓝具有良好 的降解能力;

袁宁一等 [19] 利用旋涂法制备 SiO2 包覆ZnO 复合薄膜, 研究指出 SiO2 包覆 ZnO 可以防 止ZnO 的团聚、 使ZnO禁带宽度变宽. 这些研究表 明, ZnO 的复合可以使得 SiO2 薄膜具有紫外光吸 ? 陕西省科学技术研究发展计划 (批准号: S2014GY2700)、 陕西省科技统筹创新工程计划 (批准号: 2015KTCQ01-63) 和西安市科技 计划 (批准号: GX14021-05) 资助的课题. ? 通信作者. E-mail: [email protected] ? 通信作者. E-mail: [email protected] ?

2016 中国物理学会 Chinese Physical Society http://wulixb.iphy.ac.cn 064206-1 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 65, No.

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064206 收等特性, 能明显改善其光催化性能. 然而, 对于 通过溶胶 -凝胶浸渍提拉制备纳米 ZnO-SiO2 复合 薄膜及研究其光学增透性能、 光催化自清洁方面的 工作则鲜有报道. 本文采用乙酸锌醇热法 ZnO 纳米粒子为基料, 以常规石英片为基底, 通过溶胶 -凝胶浸渍提拉法, 制备纳米 ZnO 黏附/镶嵌于 SiO2 纳米粒子表面的 纳米 ZnO-SiO2 自清洁增透复合薄膜 (ZnO-SiO2 复 合薄膜). 重点研究了该复合薄膜在石英片基底上 的透光率、 光催化性能, 并对其在太阳能电池盖板 上的应用进行了展望.

2 实验2.1 试剂和材料 乙酸锌、 乙醇、 正硅酸乙酯 (TEOS) 均为分析 纯 (国药集团化学试剂有限公司), 盐酸、 氨水和乙 醇胺均购于阿拉丁 (aladdin) 试剂, 氢氧化钠购于 天津红岩化学试剂厂, 石英基底 (透光率 91%) 由 合肥科晶提供. 2.2 制备2.2.1 ZnO纳米粒子 将摩尔比为

1 : 7.5 :

15 的乙酸锌、 去离子水、 乙醇混合, 搅拌

20 min, 得到乙酸锌醇水溶液 (A);

将摩尔比

1 :

25 的氢氧化钠、乙醇混合, 搅拌 0.5 h, 制备氢氧化钠的醇 -钠溶液 (B);

以4 mL/min 的 速度将

100 mL 的B溶液滴加于

100 mL 回流搅拌、

76 ? C 的A溶液, 反应

3 h, 离心分离沉淀并交替水 洗至溶液pH约7.0,

80 ? C真空干燥24 h, 置于马弗 炉450 ? C热处理1 h, 得到ZnO纳米粒子. 2.2.2 SiO2 纳米溶胶 室温下, 将摩尔比为1 : 0.2 : 2.5 : 70的TEOS、 氨水、 去离子水、 乙醇混合, 搅拌

6 h, 制备 SiO2 碱 性溶胶 (a);

将摩尔比为

1 : 0.01 :

4 :

70 的TEOS、 盐酸、 去离子水、 乙醇混合, 搅拌

6 h, 制备 SiO2 酸 性溶胶 (b);

将a, b 溶胶分别陈化

48 h, 按5:1体积比快速混合并采用乙醇胺 -乙醇溶液 (1 moL/L) 调节溶胶 pH 约7.0, 搅拌

2 h 后过滤, 即得 SiO2 纳 米溶胶. 2.2.3 纳米ZnO-SiO2 复合溶胶 将质量比为 0.5 : 100的2.2.1节所得ZnO纳米 粒子和 2.2.2 节所得 SiO2 纳米溶胶混合, 进行球磨 (........