鈦、鎢和氧化石墨烯複合薄膜的光學和自清潔性能

一項近期研究討論了鈦、鎢和氧化石墨烯複合薄膜的光學和自清潔性能，這篇發表在《表面與介面》雜誌上的文章展開了對光催化二氧化鈦-三氧化鎢-還原氧化石墨烯（TiO₂-WO₃-rGO）（TWG）薄膜和TiO₂薄膜的光學特性以及將這些薄膜用於不同應用的可行性，特別是作為自清潔塗層（SCC）的論述。

近年來，SCCs在太陽能轉換系統、汽車工業和建築部門的一些應用中獲得了相當的關注。多功能自清潔塗層除了自清潔性能外，還表現出抗菌活性和防汙、防霧、防霜性能。

（圖片來源: Maria Covei/Surfaces and Interfaces）

光伏元件上的短鏈氯化物可以減少污垢，並通過顯著防止光伏元件在運行的前15年中的效率損失而導致功率輸出的提高。然而，由於暴露在風化中，這些塗層會隨著時間的推移而退化，這就需要在元件上重新塗抹塗層。

一個好的SCC必須具有較高的有機污染物光降解效率和超疏水性或超親水性，以洗掉光催化過程中的副產品。這些要求可以通過光催化劑（PC）的形態和結構來控制。

普通的PC，如氧化鋅、二氧化鈦和二氧化矽，由於帶隙值大需要紫外線（UV）啟動不適合作為SCC。在一項研究中研究人員調查了厚度為450、300和150納米的TiO2薄膜的光學特性，這些薄膜是通過化學氣相沉積方法沉積的。

這些薄膜在100納米厚度時顯示出78.2%的最大透射值，在150納米厚度時觀察到高達78%的可見光透射率。吸收係數隨著厚度的減少而增加，而折射率隨著薄膜厚度的增加而增加。然而，在150納米厚度的薄膜中觀察到3.69eV的高帶隙值。只有當厚度增加到450納米時，薄膜的帶隙才會減少。

帶有碳衍生物填料的複合材料，如還原氧化石墨烯（rGO）和金屬氧化物基體，可以通過可見光（VIS）啟動，也由於碳填料的表面積增加而成為有效的PC材料。通過一步水熱法在TiO₂-WO₃複合材料中加入rGO後，得到了一種增強的電子存儲材料。通過在rGO上散射摻金的TiO₂-WO₃納米顆粒（NPs），合成了可以有效降解2,4-二氯苯氧乙酸的光催化劑。

（圖片來源: Dmitry Kalinovsky/Shutterstock.com）

在最近發表在《表面與介面》上的一項研究中，研究人員合成了複合光催化二氧化鈦-三氧化鎢-還原氧化石墨烯薄膜，並評估了其作為自清潔塗層的可行性，該薄膜在紫外-可見光輻射下具有良好的光活性、可控的光學特性和良好的潤濕特性。研究人員使用一種低溫、多功能和低成本的沉積方法用於大面積塗抹鈦、鎢和氧化石墨烯複合薄膜粉末。

與普通的光催化劑薄膜（如基於TiO₂的薄膜）相比，通過單批次沉積法沉積的複合鈦、鎢和氧化石墨烯複合薄膜薄膜可以有效地用作自清潔塗層。

這項題為：“Photocatalytic composite thin films with controlled optical properties based on TiO₂, WO₃ and rGO”的研究已經發表在《表面與介面》（2022）上。該研究由布拉索夫特蘭西瓦尼亞大學（Transilvania University of Brasov）的Maria Covei, Dana Perniu, Cristina Bogatu, Anca Duta和 Ion Visa開展。

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