钛、钨和氧化石墨烯复合薄膜的光学和自清洁性能

一项近期研究讨论了钛、钨和氧化石墨烯复合薄膜的光学和自清洁性能，这篇发表在《表面与界面》杂志上的文章展开了对光催化二氧化钛-三氧化钨-还原氧化石墨烯（TiO₂-WO₃-rGO）（TWG）薄膜和TiO₂薄膜的光学特性以及将这些薄膜用于不同应用的可行性，特别是作为自清洁涂层（SCC）的论述。

近年来，SCCs在太阳能转换系统、汽车工业和建筑部门的一些应用中获得了相当的关注。多功能自清洁涂层除了自清洁性能外，还表现出抗菌活性和防污、防雾、防霜性能。

光伏组件上的短链氯化物可以减少污垢，并通过显著防止光伏组件在运行的前15年中的效率损失而导致功率输出的提高。然而，由于暴露在风化中，这些涂层会随着时间的推移而退化，这就需要在组件上重新涂抹涂层。

（图片来源: Maria Covei/Surfaces and Interfaces）

一个好的SCC必须具有较高的有机污染物光降解效率和超疏水性或超亲水性，以洗掉光催化过程中的副产品。这些要求可以通过光催化剂（PC）的形态和结构来控制。

普通的PC，如氧化锌、二氧化钛和二氧化硅，由于带隙值大需要紫外线（UV）激活不适合作为SCC。在一项研究中研究人员调查了厚度为450、300和150纳米的TiO2薄膜的光学特性，这些薄膜是通过化学气相沉积方法沉积的。

这些薄膜在100纳米厚度时显示出78.2%的最大透射值，在150纳米厚度时观察到高达78%的可见光透射率。吸收系数随着厚度的减少而增加，而折射率随着薄膜厚度的增加而增加。然而，在150纳米厚度的薄膜中观察到3.69eV的高带隙值。只有当厚度增加到450纳米时，薄膜的带隙才会减少。

带有碳衍生物填料的复合材料，如还原氧化石墨烯（rGO）和金属氧化物基体，可以通过可见光（VIS）激活，也由于碳填料的表面积增加而成为有效的PC材料。通过一步水热法在TiO₂-WO₃复合材料中加入rGO后，得到了一种增强的电子存储材料。通过在rGO上散射掺金的TiO₂-WO₃纳米颗粒（NPs），合成了可以有效降解2,4-二氯苯氧乙酸的光催化剂。

（图片来源: Dmitry Kalinovsky/Shutterstock.com）

在最近发表在《表面与界面》上的一项研究中，研究人员合成了复合光催化二氧化钛-三氧化钨-还原氧化石墨烯薄膜，并评估了其作为自清洁涂层的可行性，该薄膜在紫外-可见光辐射下具有良好的光活性、可控的光学特性和良好的润湿特性。研究人员使用一种低温、多功能和低成本的沉积方法用于大面积涂抹钛、钨和氧化石墨烯复合薄膜粉末。

与普通的光催化剂薄膜（如基于TiO₂的薄膜）相比，通过单批次沉积法沉积的复合钛、钨和氧化石墨烯复合薄膜薄膜可以有效地用作自清洁涂层。

这项题为：“Photocatalytic composite thin films with controlled optical properties based on TiO₂, WO₃ and rGO”的研究已经发表在《表面与界面》（2022）上。该研究由布拉索夫特兰西瓦尼亚大学（Transilvania University of Brasov）的Maria Covei, Dana Perniu, Cristina Bogatu, Anca Duta和 Ion Visa开展。

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