APCVD法钛系阳光控制易洁镀膜玻璃制备及结构与性能研究

发布时间：2017-04-15 16:20

  本文关键词：APCVD法钛系阳光控制易洁镀膜玻璃制备及结构与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着能源和环境问题的日益严重,建筑节能已经成为人们关注的焦点。建筑节能镀膜玻璃的研究是解决建筑节能问题的重要一环,兼具易洁功能的阳光控制镀膜玻璃已经成为建筑节能材料领域的研究热点。TiO：由于其化学稳定性、无毒、廉价、高折射率以及高光催化活性和超亲水性等性质,使得它成为阳光控制易洁薄膜的首选材料。本文在全面综述Ti02在阳光控制易清洁建筑节能材料领域的应用的基础上,设计了镀膜反应器,制备了一系列钛系阳光控制易清洁薄膜,深入研究了薄膜微结构与透过率、折射率、亲水性和光催化性等性能的关系,通过与目前生产线制备的样品对比,提出了进一步优化薄膜结晶性,阳光控制和易洁性能优化的思路。本文主要研究内容和成果：(1)设计了一种新型可兼容浮法玻璃生产线的镀膜反应器,具有强化对流传热效果,在保证镀膜气体均布和气流状态属层流稳定的条件下,通过强化对流预热反应前驱气体达到降低镀膜反应温度,拓宽镀膜温度窗口的目的,提升薄膜沉积效率。(2)通过调控薄膜沉积温度、喷嘴移动速度和喷嘴与玻璃基板的距离,制备了一系列Ti02镀膜玻璃样品。研究结果表明Ti02薄膜为纯锐钛矿相,反应活化能为36.55kJ/mol随着沉积温度升高,薄膜生长速率增加最高达33.7nm/s。随着移动速度增加,膜厚变薄。随着喷嘴与玻璃基板的距离增大,薄膜表面变得更加均匀。最优工艺条件为600℃、0.1mm/s、9mm,可见光透过率可达80%,表现出最优的亲水性能和光催化性能,2小时紫外光照后即可表现出超亲水性并且能够降解50%左右的RhB。采用溶胶辅助化学气相沉积方法制备了表面覆盖直径约200nm细小均匀的颗粒的锐钛矿相的Nb:TiO2薄膜。Nb的引入使Ti02镀膜玻璃近红外区域透过率,降为约60%,加强了阳光控制的光谱选择性。同时,Nb掺杂增强了亲水性,光照1小时即可表现出接触角小于5°。(3)对在线阳光控制易洁薄膜进行表征,发现它是由尺寸小于10nm的Ti02纳米晶粒组成,膜厚约为40nm,薄膜生长速率约为17nm/s,约为实验室模拟设备的一半,结晶性较差,致密度较低,亲水性较差,经过4小时紫外光照才能达到超亲水性标准,没有表现出一定的光催化效果,薄膜的性能亟需优化。(4)依据实验结果,生产线上样品可以通过优化镀膜反应器热效率,将反应器放置温度更高区域,或者降低镀膜反应器相对移动速度,并且使反应器与玻璃带距离合适,这样可以优化产品的结晶性能、光学性能、亲水性和光催化性。
【关键词】：常压化学气相沉积 镀膜反应器 TiO_2薄膜 阳光控制 亲水性 光催化
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.68
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 引言11-12
• 1.2 建筑节能镀膜玻璃简介12
• 1.3 建筑节能玻璃种类12-15
• 1.3.1 阳光控制镀膜玻璃12-13
• 1.3.2 阳光易洁镀膜玻璃13-14
• 1.3.3 低辐射镀膜玻璃14-15
• 1.4 TiO_2薄膜研究进展15-27
• 1.4.1 TiO_2的结构15-17
• 1.4.2 TiO_2镀膜玻璃的产业化制备方法17-20
• 1.4.3 TiO_2薄膜在阳光控制易洁镀膜玻璃中的应用20-27
• 1.5 研究思路与内容27-29
• 第二章 模拟浮法在线常压化学气相沉积系统的设计29-41
• 2.1 镀膜反应器的设计29-33
• 2.2 鼓泡器的设计33-37
• 2.3 气相混合室的设计37-39
• 2.4 气路的设计39-41
• 第三章 实验部分41-47
• 3.1 实验原料41
• 3.2 实验装置41-42
• 3.3 样品制备42-43
• 3.3.1 基板清洗42
• 3.3.2 原料灌装42-43
• 3.3.3 薄膜制备43
• 3.4 样品表征43-47
• 3.4.1 结构表征43-44
• 3.4.2 薄膜形貌表征44
• 3.4.3 光学表征44
• 3.4.4 亲水性表征44
• 3.4.5 光催化性能表征44-47
• 第四章 Ti系阳光控制易洁薄膜的制备工艺对结构与性能的影响的研究47-69
• 4.1 沉积温度对Ti系阳光控制易洁薄膜结构与性能的影响47-55
• 4.1.1 沉积温度对Ti系阳光控制易洁薄膜形貌的影响47-50
• 4.1.2 沉积温度对Ti系阳光控制易洁薄膜晶体结构的影响50-52
• 4.1.3 沉积温度对Ti系阳光控制易洁薄膜光学性能的影响52-53
• 4.1.4 沉积温度对Ti系阳光控制易洁薄膜易洁性能的影响53-55
• 4.2 喷嘴移动速度对Ti系阳光控制易洁薄膜结构与性能的影响55-62
• 4.2.1 喷嘴移动速度对Ti系阳光控制易洁薄膜形貌的影响56-58
• 4.2.2 喷嘴移动速度对Ti系阳光控制易洁薄膜晶体结构的影响58-59
• 4.2.3 喷嘴移动速度对Ti系阳光控制易洁薄膜光学性能的影响59-61
• 4.2.4 喷嘴移动速度对Ti系阳光控制易洁薄膜易洁性能的影响61-62
• 4.3 喷嘴距离对Ti系阳光控制薄膜结构与性能的影响62-68
• 4.3.1 喷嘴距离对Ti系阳光控制易洁薄膜形貌的影响63-64
• 4.3.2 喷嘴距离对Ti系阳光控制易洁薄膜结构的影响64-65
• 4.3.3 喷嘴距离对Ti系阳光控制易洁薄膜光学性能的影响65-66
• 4.3.4 喷嘴距离对Ti系阳光控制易洁薄膜易洁性能的影响66-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第五章 Nb：TiO_2阳光控制易洁薄膜结构与性能的研究69-79
• 5.1 Nb掺杂对TiO_2阳光控制薄膜形貌的影响69-71
• 5.2 Nb掺杂对TiO_2阳光控制薄膜结构的影响71-74
• 5.3 Nb掺杂对TiO_2阳光控制薄膜光学性能的影响74-76
• 5.4 Nb掺杂对TiO_2阳光控制薄膜亲水性的影响76-77
• 5.5 本章小结77-79
• 第六章 在线Ti系阳光控制易洁镀膜玻璃的结构与性能的研究79-87
• 6.1 在线Ti系阳光控制易洁镀膜玻璃的形貌79-80
• 6.2 在线Ti系阳光控制易洁镀膜玻璃的结构80-81
• 6.3 在线Ti系阳光控制易洁镀膜玻璃的厚度扫描81-82
• 6.4 在线Ti系阳光控制易洁镀膜玻璃的亲水性82-83
• 6.5 酸碱处理对在线Ti系阳光控制易洁镀膜玻璃透过率的影响83-84
• 6.6 热处理对在线Ti系阳光控制易洁镀膜玻璃形貌的影响84-85
• 6.7 本章小结85-87
• 第七章 总结87-89
• 参考文献89-95
• 致谢95-97
• 个人简历97-99
• 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果99

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