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TiO2、MoO3等过渡金属氧化物因其特殊的晶体结构,使其具有光催化、光致变色、亲水等光电性能,而基于光电功能材料的柔性功能薄膜因兼具聚合物的良好力学性能与无机材料的光电特性,在柔性光电器件、塑料液晶显示器以及柔性衬底太阳能电池等领域有着广泛的应用。然而,有机聚合物薄膜的不耐高温与无机氧化物高的晶化温度之间的矛盾,无机纳米粒子易团聚和光电效率低的缺陷,以及无机粒子与有机聚合物膜之间弱的作用力等问题,严重限制了柔性氧化物功能薄膜材料的发展。
为了解决柔性氧化物薄膜制备过程中面临的问题,本文研究了TiO2、MoO3溶胶的低温下制备以及TiO2/MoO3与导电聚合物复合材料的制备方法,并基于过氧化钛低温晶化特性及其与苯胺的相互作用机理,探索低温下TiO2晶体在柔性基底成膜及不同氧化物在柔性基底化学镀膜的方法。本文内容主要分以下四个方面:
1.以过氧化钛(PTC)和过氧化钼(PMoC)为前驱体,通过加热回流的方式制备得到TiO2溶胶和MoO3溶胶。利用XRD、TEM等分析手段对产物的结构及晶型进行表征,通过光催化降解有机染料和荧光发射光谱分析对氧化物溶胶的光催化及荧光性能进行了研究;
2.以PTC为氧化剂和前驱体,苯胺为单体,乳液聚合制备聚苯胺(PAni)/ZiO2复合材料。利用XRD、TEM、FTIR、SEM、XPS等分析方法对产物的结构及晶型进行表征,考察了不同苯胺含量对PAni/TiO2复合材料的导电性、光催化性、荧光性能的影响,并探讨了PTC氧化苯胺聚合的反应机理。同时,基于PTC与苯胺的反应机理,研究了不同类型导电聚合物/TiO2(MoO3)复合材料的制备,并对其结构进行了分析表征。
3.基于PTC低温晶化的特性,以PTC为钛源,聚合物乳液的粘结剂,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为基底材料,通过低温热处理,制备得到柔性TiO2薄膜。通过XRD对薄膜中晶体结构进行了分析,探讨了不同聚合物乳液类型、热处理温度对柔性膜光催化性能影响,并对其亲水性、抗菌性进行了测试。
4.以PTC为氧化剂和前驱体,苯胺为连接剂,常温下通过“化学镀”的方式制备柔性ZiO2薄膜。利用XRD、SEM、Uv-vis等分析方法对产物的结构及晶型进行表征,探讨了苯胺含量对柔性膜表面粒子致密度的影响,并对柔性膜的光催化性能及可见光透过率进行了分析。同时,基于PTC与苯胺化学镀膜反应机理,以PMoC和苯胺为镀膜液,制备得到具有紫外光变色性能的钼基氧化物薄膜材料,并对其进行了SEM/EDS分析。此外,通过二次化学沉积的方式制备具有亲水、抗静电功能的膜材料,并实现TiO2功能溶胶的工业化生产及大尺寸功能柔性膜的制备。