热带海岛气候下氧化钛/类碳复合涂层材料的制备及光催化性能研究

成果简介：1、研究内容和方法磁控溅射镀膜过程中，通过改变CO?和O?的气体比例，影响碳在氧化钛薄膜中的成分比例，从而达到改变氧化钛带隙宽度的目的。为了获得较好的膜基结合强度，设计了四组不同的工艺，研究界面层工艺对合成的复合涂层力学性能的影响，从而优选界面工艺。分别采用摩擦磨损试验机，纳米硬度计，划痕仪研究了耐磨性、硬度和膜基结合情况。采用光电子能谱（XPS）,X射线衍射（XRD）和拉曼（Raman）光谱等表征薄膜材料的成分和结构；紫外可见分光光度计测试吸光度并计算禁带宽度。通过大气环境下与不锈钢基体的对比试验，评价分析在热带海岛气候环境下，复合涂层的耐微生物腐蚀性能。通过对结果的对比分析，获得工艺对薄膜带间隙和光催化性能的影响。 2. 主要研究结果（1）界面工艺对薄膜力学性能影响研究通过摩擦磨损、纳米划擦和原子力显微镜的表征发现，对基体进行N+注入强化不利于复合涂层的耐磨性和膜基结合力强度的提高，而在基体和膜之间添加Ti缓冲过渡层有益于改善薄膜的力学性能。另外，合成的复合涂层与水的接触角在72-80o之间，与类碳（DLC）和TiO?薄膜能够很好匹配，薄膜内应力较低，从而保证了获得较高的膜基结合力。基体氮化会使制备的薄膜表面粗糙度增加。应该是氮化过程使基体表面的粗糙度增加的结果。对基体进行N+注入强化使薄膜耐磨性能变差。（2）Raman光谱表征当气氛仅为CO?时，合成的薄膜主要是TiO的物相结构，且伴有类金刚石相的生成，此时得到的涂层我们称之为氧化钛/类碳复合涂层。随着氧气的通入，拉曼振动模发生明显变化，转变为类似金红石相的物相结构。（3）XPS表征利用CO?作为碳源，高纯钛（纯度99.99%）为靶材，采用反应溅射的方法成功地将碳元素掺杂进入Ti-O薄膜晶格中，且掺杂在一定深度范围是均匀的。而且可以证明制备薄膜时Ti具有优先与通入的氧气结合的倾向，且合成的复合涂层表面在空气中更易优先吸附C从而抑制了对O的吸附。（4）XRD表征合成的薄膜均为组成比例不同的Ti-O薄膜。改变通入CO?和O?体积流量能够控制样品的粒径大小。通入的CO?气体作为碳源和氧源，由于C的掺杂，抑制了金红石相的形成，使得合成薄膜的晶体结构为TiO结构。（5）电化学腐蚀实验镀膜后不锈钢的自腐蚀电位降低，耐腐蚀性增强，且掺杂碳后可使耐腐蚀性进一步提高。单纯CO?时合成的薄膜具有相对最高的自腐蚀电位，腐蚀几率相对最小。（6）带隙宽度计算通过调整反应气氛CO?O?比例关系，获得了最低带隙宽度为2.44eV的复合涂层。（7）光催化实验和室外实验开展了复合涂层在不同的紫外光强、PH值、辐照波长下对甲基橙降解率影响的实验。结果表明，碱性条件最有利于复合涂层材料的光催化效应，其次是酸性，最后是中性。测量了样品在光降解实验前后与水的接触角，发现光降解实验前后接触角略有增加，增加幅度在1.3～4.9°之间。重复光降解实验发现合成的复合涂层对甲基橙的降解能力并没有因降解次数的增多而有所降低。因此，合成的复合涂层可重复利用。室外暴露1年的实验结果显示出合成的复合涂层具有良好的耐腐蚀性能。

将该成果技术进行应用场景分析，据成果应用场景，该成果技术可能应用到研究新材料的企业。

（二）成果匹配结果

从该成果可能应用场景与海南以及珠三角地区企业进行匹配，与相关技术匹配程度较高的企业如下：

匹配企业	匹配结果	公开日期
八龙应用材料科技（海南）有限公司	一种有色合金防腐层的制备方法	2021-01-26

将成果在科创易小程序上进行匹配，根据匹配结果筛选出以上比较符合要求的企业，上表所列企业的经营范围不同程度涉及到相关技术。成果所属方可以就其相关技术和企业进行交流合作，通过技术转让、技术许可、技术入股、合作开发、委托研发、技术咨询、技术服务、共建新研发、生产实体等方式达成成果转化，助力企业发展。

（三）企业介绍

1．八龙应用材料科技（海南）有限公司

企业简介：八龙应用材料科技（海南）有限公司成立于2018-04-25，法定代表人为张生国，注册资本为200万元人民币，统一社会信用代码为91460100MA5T433M10，企业地址位于海南省海口市美兰区桂林洋高校区海涛大道中段产学研大楼A栋104室，所属行业为专业技术服务业，经营范围包含：从事新材料的技术研发、技术服务和技术转让；半导体材料、光电子器件及各类传感器、新型功能材料器件及其生产和检测设备的研发、生产和销售；汽车、高速列车、飞机、轨道交通刹车片和各类工程机械用的制动摩擦片的研发、生产和销售；新能源材料及设备、节能环保材料及设备、水处理及检测设备、海水淡化设备及其相关配件的设计、生产、销售和技术服务；自营和代理各类商品和技术的进出口（国家限定公司经营或禁止进出口的商品和技术除外）。八龙应用材料科技（海南）有限公司目前的经营状态为存续（在营、开业、在册）。

企业资质：高新技术企业、科技型中小企业。

相关成果：一种有色合金防腐层的制备方法

本发明提供一种有色合金防腐层的制备方法，包括以下步骤：溶胶‑凝胶溶液的原料配比、溶胶的制备、溶胶‑凝胶溶液的制备、膜层浸渍、膜层干燥，本发明的方法在多孔的微弧氧化表面进行溶胶‑凝胶溶液封孔，得到均匀的膜层，减少表面缝隙，结合力和光滑度更好，提高有色合金氧化后陶瓷层的覆盖率，即起到了封孔作用，又起到减摩作用，克服了表面针眼、裂纹等缺陷。

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