2024年, 第43卷, 第09期　
刊出日期：2025-07-11

  

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  氯化物熔盐体系电沉积铱及其组织结构和抗高温氧化性能

  丁晨曦, 刘忠宇, 方镇, 王浩旭, 吕镖, 胡振峰

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 1-11. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.001

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  [目的]随着航空航天技术的迅猛发展，对飞行器热端部件的性能要求日益严苛。金属铱(Ir)因具有超高的熔点、优异的耐蚀性、高强度及稳定的物理化学性能，被认为是热端部件理想的防护层材料。[方法]采用NaCl–KCl–CsCl–IrCl3氯化物熔盐体系在高纯铼片表面电沉积Ir。通过热重分析初步确定了电沉积的适宜温度范围，再通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了温度和阴极电流密度对Ir镀层表面形貌和元素组成的影响。采用X射线衍射仪(XRD)分析了较优条件下制备的Ir镀层的晶相结构，并通过高温烧蚀检测了其抗高温氧化性能。[结果]NaCl–KCl–CsCl–IrCl3熔盐体系在490℃时开始熔解，596℃开始挥发，且挥发速率随着温度的升高而升高，650℃左右时挥发速率达到0.5%/min。该熔盐体系电沉积的适宜温度范围为550～650℃。当温度为600°C、阴极电流密度为0.2 A/cm2时，所得Ir镀层连续致密、纯度高，呈(111)晶面择优取向的面心立方多晶结构，并且抗高温氧化性能良好。[结论]通过调控氯化物熔盐体系电沉积工艺参数能够制备连续致密的纯Ir镀层，并且其抗高温氧化性能有进一步提升的空间。
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  间歇超声搅拌辅助化学镀制备核壳型镍包铜粉

  朱康杰, 张涵, 赵珩宇, 史文南, 杨向民, 张震, 方斌

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 12-25. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.002

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  [目的]通过优化化学镀配方和工艺，提升镍包铜粉的分散均匀性和镀层品质，以增强其作为导电填料在电子浆料中的抗氧化和导电性能。[方法]先采用Pd Cl₂体系活化铜粉，然后在间歇超声搅拌辅助下，采用酸性体系进行化学镀镍，制备出核壳型镍包铜粉。利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了Ni镀层的微观形貌和晶体结构，研究了活化液组分、镀液配方和搅拌方式对化学镀的影响。通过扫描电镜观察、能谱面扫分析和热重分析，检验了在较优条件下制备的镍包铜粉的镍层包覆效果和抗氧化性能。[结果]铜粉活化的较优配方为：Pd Cl₂ 0.50 mmol/L，盐酸2.40 mol/L，聚氧乙烯20油醚2.0 g/L。铜粉化学镀镍的较优配方为：硫酸镍0.037 5 mol/L，乙酸钠0.15 mol/L，乙酸0.27 mol/L，聚氧乙烯20油醚2.0 g/L，聚乙烯吡咯烷酮1.5 g/L，还原剂溶液（次磷酸钠3.367 mol/L）滴加速率2.5 mL/h。化学镀过程中采用30 s超声振荡和30 s机械搅拌交替进行的间歇超声搅拌方式有利于制备出镀层均匀致密和颗粒分散性良好的镍包铜粉。[结论]在较优条件下制备的镍包铜粉具有镀覆率高、镍层致密、颗粒分散均匀、抗氧化性能好等优点。
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  搅拌对Co–Cr₃C₂复合电沉积过程及镀层耐磨性的影响

  刘树静, 汪镇涛, 陈翀宇, 卓健飞, 何雨波, 王帅星, 杜楠

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 26-33. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.003

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  [目的]搅拌是影响复合电沉积过程的关键因素，搅拌速率的控制对于调节复合镀层的结构和提高其耐磨性具有重要意义。[方法]通过阴极极化曲线和电化学阻抗谱测试，分析了搅拌速率对Co–Cr₃C₂复合电沉积过程的影响，考察了不同搅拌速率下所得Co–Cr₃C₂复合镀层的微观结构、Cr₃C₂颗粒复合量及耐磨性。[结果]搅拌速率较低（如270 r/min）时，镀液中Cr₃C₂颗粒传输效率不高，导致阴极表面Cr₃C₂颗粒较少，阴极极化作用较弱。搅拌速率为320～380 r/min时，Co–Cr₃C₂复合电沉积过程表现出较强的阴极极化作用和较低的双电层电容，有利于Cr₃C₂颗粒在阴极表面的吸附及其在镀层中复合量的增加。然而搅拌速率过高会导致镀层中颗粒复合量减少。搅拌速率为320 r/min时，Co–Cr₃C₂镀层的颗粒复合量最高，耐磨性最佳。[结论]搅拌主要通过促进颗粒输送和对电极表面颗粒的冲刷作用来影响电化学极化和镀层的颗粒复合量，进而改变镀层的耐磨性。
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  电流密度对电沉积CoCrNi中熵合金薄膜显微组织及耐蚀性的影响

  黄桢婧, 黄峰, 袁玮, 胡骞, 卢献忠

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 34-43. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.004

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  [目的]目前Co Cr Ni中熵合金的制备多采用粉末冶金、熔炼等工艺，存在操作繁琐、成本高等问题。电沉积技术不仅具有操作简单、成本低廉、能耗小等优点，还可通过改变工艺参数来调控薄膜的成分和组织结构。[方法]采用直流电沉积技术在铜基体上制备Co Cr Ni中熵合金薄膜。采用X射线衍射分析仪(XRD)、场发射电子探针扫描分析仪(FE-EPMA)和能谱仪(EDS)分析了不同电流密度下所得Co Cr Ni合金薄膜的晶相结构、形貌及元素分布，并通过电化学测量技术研究了电流密度对薄膜耐蚀性的影响。[结果]Co Cr Ni合金薄膜由球状颗粒及颗粒团簇组成，呈非晶态结构；薄膜中的Co、Cr和Ni元素都均匀分布。随电流密度增大，膜层中Co的质量分数先减小后趋于平缓，Cr的质量分数先增大再变平缓，Ni的质量分数则变化不大。随着Cr含量和显微硬度的增大，Co Cr Ni合金薄膜表面开始出现微裂纹，耐蚀性先变好后变差。[结论]电流密度对Co Cr Ni合金薄膜的耐蚀性有显著影响，在电流密度100 mA/cm2下电沉积所得Co Cr Ni中熵合金薄膜虽然存在微裂纹，但其耐蚀性最佳。
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  电流密度对发动机轴瓦喷射电沉积镍–纳米氧化铝复合镀层的影响

  王斌, 徐律, 张晓明, 马春阳

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 44-50. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.005

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  [目的]研究电流密度对发动机轴瓦表面喷射电沉积Ni–Al₂O₃复合镀层结构、耐磨性及耐蚀性的影响。[方法]通过表面形貌观察、X射线衍射分析、显微硬度检测、摩擦磨损试验及中性盐雾试验，对比了不同电流密度下所得Ni–Al₂O₃复合镀层的性能。[结果]当电流密度为60 A/dm²时，所得Ni–Al₂O₃复合镀层展现出最均匀致密的表面，晶粒尺寸最细小，显微硬度最高（约735.0 HV），同时具有最佳的耐磨性和耐蚀性。[结论]喷射电沉积Ni–Al₂O₃复合镀层能够显著提升发动机轴瓦的耐磨性和耐蚀性。
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  热处理法改善PCB内铜镀层间裂纹缺陷问题

  冯彤英, 张俊一, 袁煜鑫, 矫庆泽, 张亚平

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 51-59. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.006

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  [目的]随着通信产品向高频化、高速化和高密度方向发展，填孔覆盖电镀(VIPPO)工艺在印制电路板(PCB)制造中得到广泛应用。但这类PCB在无铅焊接时，其盖孔Cu镀层与底层Cu镀层之间易产生开裂，导致产品失效。本文拟通过热处理来解决这一问题。[方法]PCB塞孔树脂和板材树脂经预处理后于120℃下热处理，然后通过260℃的回流处理来模拟高温焊接。检测了不同条件热处理及回流不同次数后两种树脂的热膨胀系数(CET)及玻璃化转变温度(Tg)，分析了热处理不同时间后PCB样品的质量损失，并采用扫描电镜观察了回流处理后不同Cu镀层之间的裂纹情况。[结果]热处理能有效降低塞孔树脂和板材树脂的热膨胀系数，优化它们的玻璃化转变温度。经热处理的PCB样品在经历6次回流处理后，微盲孔拐角处盖孔Cu镀层与底层Cu镀层之间无开裂现象。[结论]在PCB样品完成树脂塞孔及盖孔电镀后分别进行热处理可有效改善因Cu镀层间开裂而导致的失效问题。
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  不同因素对OSP用于镀锡板时保护效果的影响

  周星辰, 宋键, 申熏, 万传云

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 60-68. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.007

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  [目的]以某市售有机可焊保护剂(OSP)为例，研究OSP在不同条件下对镀锡板的保护效果。[方法]通过中性盐雾试验、干/湿老化试验及可焊性测试，研究了镀锡板的基体材质、镍中间层的引入及其厚度、镀锡层的厚度及其种类对OSP保护效果的影响。[结果]当镀锡板采用锡铜合金为基材、1～2μm厚的镍为中间层及2～3μm厚的雾锡为外层时，OSP展现出最佳的保护效果。[结论]本文的研究结果可为企业选择镀锡板防护技术提供实验数据和指导。
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  随形冷却通道电解抛光的仿真模拟及试验研究

  李德佳, 李志永, 于亚洲, 柴明霞, 杨丛丛

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 69-77. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.008

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  [目的]研究不同工艺参数对316L不锈钢随形冷却通道内壁电解抛光效果的影响，以期优化电解抛光工艺，提高随形冷却通道内壁的表面品质。[方法]通过COMSOL数值模拟软件，对电解抛光过程的流场、电场和温度场进行了多场耦合分析，通过模拟电解液流速和工作电压的变化，研究了二者对抛光效果的影响，并通过电解抛光试验进行验证。[结果]随着电解液流速的增大，出入口温差减小、材料去除率减小、内壁表面粗糙度增大，抛光效率下降；随着电压的增大，出入口温差增大、材料去除率增大、内壁表面粗糙度减小，抛光效率上升。在电压25 V、流速0.3 m/s的条件下抛光效果最佳，表面粗糙度可降至0.195μm。[结论]电解抛光试验结果与仿真结果基本一致，证实了仿真模型的准确性，为优化随形冷却通道内表面的处理工艺提供了重要参考。
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  亚/超临界水环境下表面涂层对合金腐蚀防控的研究进展

  王智洁, 唐兴颖, 陈积权, 朱日广, 陈思思, 杨健乔

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 78-89. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.009

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  [目的]亚/超临界水氧化技术是处理固废和难降解废水的有效方法之一，但苛刻的反应条件导致的设备腐蚀问题限制了这项技术的发展。如何提高亚/超临界水环境下的合金耐蚀性成为研究重点和难点，而涂层技术是延缓金属腐蚀的有效手段。[方法]对亚/超临界水环境下传统合金涂层、陶瓷涂层、复合涂层和高熵合金涂层的耐腐蚀机理及涂层失效机理进行归纳。[结果]传统合金涂层、陶瓷涂层和复合涂层主要通过形成致密连续的氧化物层来隔绝腐蚀介质与基体元素反应。高熵合金涂层则通过形成尖晶石结构和氧化层来提高材料的耐腐蚀能力。[结论]亚/超临界水环境下防腐涂层的主要失效原因为氧化物层的完整性被破坏，同时不同类型涂层也存在不同的失效过程。最后对未来亚/超临界水涂层防腐蚀的发展方向进行展望。
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  采用二氧化氯消毒水时添加咪唑基离子液体对黄铜缓蚀作用的研究

  王鹤, 吴明松, 周秀艳, 易晨光, 陈涛, 郑家星

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 90-100. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.010

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  [目的]采用二氧化氯（ClO₂）对水进行消毒时常常面临黄铜件腐蚀问题，寻找适宜的缓蚀剂具有重要意义。[方法]通过静态挂片试验、动电位极化曲线测试、腐蚀形貌观察及产物成分分析，研究了在Cl O₂溶液中添加1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐（BMIMAc）或1-丁基-3-甲基咪唑溴盐（BMIMBr）对H62黄铜的缓蚀效果，并通过密度泛函理论（DFT）计算及分子动力学（MD）模拟探讨了两种咪唑基离子液体对黄铜的缓蚀机理。[结果]在ClO₂溶液中添加BMIMAc或BMIMBr都能够在一定程度上抑制黄铜的腐蚀，并且缓蚀效率随着BMIMAc或BMIMBr浓度的增大而升高，BMIMAc的缓蚀效果优于BMIMBr。BMIMAc和BMIMBr都属于抑制阴极反应的阴极缓蚀剂，二者在黄铜表面的吸附都遵循Langmuir等温模型。BMIMAc和BMIMBr都能够以平行排列的方式吸附在黄铜表面，生成阻止黄铜与腐蚀溶液接触的吸附膜，从而减缓腐蚀。[结论]在采用ClO₂消毒水的过程中添加适量BMIMAc或BMIMBr都能够对黄铜起到有效的缓蚀作用。
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  某油井聚酮材料内衬油管失效分析

  付小坤, 田磊

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 101-107. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.011

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  [目的]塔河油田某油井的聚酮材料（POK）内衬TP110S油管现场应用105 d后发生腐蚀穿孔。[方法]通过形貌观察、化学成分测定、金相组织分析、硬度测试和拉伸试验，对油管基材进行失效分析，采用维卡软化温度和氧化诱导时间来评价POK内衬材料的理化性能和热学性能。[结果]内衬管基材穿孔失效的原因在于油管基材的Cr含量低，在高温环境下受CO₂和Cl^-的协同腐蚀作用。POK内衬失效的原因是起管过程中受到井内高温至井口低温的温度变化影响，同时内衬材料脆化严重，导致部分POK内衬在起井过程中脱落，而温变产生的轴向拉伸应力和翻边预紧力导致个别内衬回缩明显。[结论]后期进一步规范油管上、卸扣作业过程，降低轴向应力，并改进POK材料，以提升内衬的抗温变能力。
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  PHMG-KH560@TiO₂抗菌剂的制备及在涂料中的应用

  宋佳, 徐晶璐, 王继虎, 温绍国, 丁胜男, 郭正钰

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 108-116. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.012

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  [目的]细菌的滋生和繁殖会使涂膜霉变，降低对基材的保护作用。为了提高涂膜的抗菌性能，通常在涂料中添加抗菌剂。[方法]以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）为偶联剂，对纳米二氧化钛（TiO₂）进行表面改性，接着与聚六亚甲基盐酸胍（PHMG）接枝反应，制备了有机-无机复合抗菌剂PHMG-KH560@TiO₂，并将其加入水性丙烯酸涂料中。[结果]傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）和透射电镜（TEM）对改性前后纳米TiO₂结构和形貌的表征结果证实成功对TiO₂进行了改性。Zeta电位和贮存稳定性测试表明，改性后TiO₂的分散稳定性得到了提升。通过平板涂布计数法对Ti O₂、PHMG-KH560@Ti O₂及其水性丙烯酸树脂涂膜的抗菌性能进行测试时发现，改性后纳米Ti O₂的抑菌率是改性前的2倍以上；与含有Ti O₂的涂膜相比，添加PHMG-KH560@Ti O₂的涂膜的抑菌率提高了20多倍。[结论]抗菌剂PHMG-KH560@TiO₂在水性涂料应用中表现良好。
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  生物基丙烯酸酯和硅改性水性聚氨酯的制备及性能

  钱豪峰, 陶伟, 何柳, 唐嘉, 姚伯龙

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 117-126. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.013

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  [目的]紫外光固化水性聚氨酯(WPU)透光率不高和力学性能较差的问题有待解决。[方法]利用甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)、3-氨基-1,2-丙二醇(APDO)和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS)进行反应，合成了含有甲基丙烯酸异冰片基和有机硅氧烷官能团的二元醇IBOMA-Si-2OH。再加上异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、二羟甲基丙酸(DMPA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、三羟甲基丙烷(TMP)等原料，成功制备了IBOMA和有机硅氧烷共同改性的紫外光固化水性聚氨酯(IBOMA-Si-WPU)。研究了IBOMA-Si-2OH含量对IBOMA-Si-WPU乳液和涂膜性能的影响。[结果]当IBOMA-Si-2OH占其与PCDL混合物总摩尔分数的8%时，所制备的涂膜在可见光波长范围内的透光率高达93%，水接触角为84.9°，吸水率为4.7%，同时具有7.1 MPa的拉伸强度和183%的断裂伸长率。[结论]IBOMA-Si-2OH的引入改善了WPU涂膜的透光率和力学性能。
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  高光泽高防腐水性汽车涂料的制备与性能

  黄志杰, 纪发达

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 127-134. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.014

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  [目的]传统溶剂型汽车漆VOC(挥发性有机物)含量高，而现有的汽车用水性涂料耐老化性和耐蚀性较差。[方法]以有机硅改性水性环氧树脂为成膜材料，通过添加固化剂、功能颜填料、防锈剂等辅料，制备了一种高光泽高防腐水性汽车涂料，并讨论了各种原辅料的用量对涂料性能的影响。[结果]所制水性汽车涂料的表干时间为45 min，附着力0级，铅笔硬度达到HB，耐盐雾腐蚀时间在4 000 h以上，老化3 000 h后的保光率为87%，能通过240 h的耐水性测试，且VOC含量低至56.5 g/L。[结论]该涂料符合汽车用水性涂料标准(HG/T 4570–2013)的要求。
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  新能源汽车电池盒电泳膜厚仿真研究

  丁赛

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 135-142. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.015

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  [目的]新能源汽车的电池盒在整车厂的油漆车间内与整车共线进行前处理电泳工艺在行业内是全新的应用。[方法]介绍了一种电池盒的结构形式及其在整车电泳线上的挂件状态，据此进行电泳膜厚数值仿真评估，同时研究了阳极配置、电压参数、零件放置间距、零件数量等条件对电泳膜厚的影响，并与现场实车验证结果进行对比。[结果]在满足工艺要求和产品质量的前提下，每个电泳撑架可放置12个电池盒零件，零件间距300 mm。[结论]通过电泳仿真分析，验证了电池盒零件与整车共线电泳的可行性，并获得了合理的运营方案。
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  涂装工业挥发性有机化合物治理技术研究进展

  何曦, 叶明强, 周益辉, 周杰, 谭绪凤, 朱鹏程, 李先华, 丁沛文, 尹艺霏, 沈言锦

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 143-153. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.016

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  [目的]涂装工业因使用有机溶剂而产生大量挥发性有机化合物(VOCs)，它们不仅危害人类健康，还会引发雾霾、光化学烟雾，导致温室效应。但VOCs种类繁多，性质差异大，治理技术多样，如何选择合适的技术成为工程应用的关键。[方法]对涂装工业VOCs治理技术的进展进行总结，分析各种治理技术的研究重点及应用条件，为VOCs治理技术的工程应用提供参考。[结果]对于水溶性好、生物毒性弱的VOCs，宜选择生物法；对于风量大、浓度低的VOCs，宜浓缩后再处理；对于无回用价值的VOCs，宜选择热力氧化法；对于低浓度、易分解的VOCs，宜选择等离子体法。[结论]工程应用时应根据VOCs的种类和浓度，综合考虑具体的治理技术。
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  官能团修饰缺陷型二氧化钛水凝胶低温常压合成及其用于降解涂料中挥发甲醛的研究

  毕祥, 李欣颖, 梁李原, 陈昱蒙, 周敏, 仇钰豪, 张文华, 钱佳, 王立中

  电镀与涂饰. 2024, 43(09): 154-162. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.09.017

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  [目的]涂料中挥发的甲醛是一种常见的空气污染物，具有刺激性气味和潜在的健康危害。Ti O₂光催化降解技术作为一种环境友好的甲醛治理方法被广泛使用。[方法]本研究以缺陷型TiO₂水溶胶（PTC）为原料，羟胺溶液、甲胺溶液、水合肼、甲醇和过氧化氢溶液分别作为修饰剂，制备了不同官能团修饰的TiO₂光催化剂，并考察了它们对光催化降解甲醛的性能。利用X射线衍射（XRD）、氮气物理吸脱附、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis）、荧光光谱（PL）、电化学测量等技术对光催化剂的组成、结构和光电化学性质进行表征。[结果]以羟胺为修饰剂所得到的Ti O₂光催化剂性能最佳，在紫外光照射下2h内降解甲醛的效率达到73.3%，是未使用催化剂时的36倍和改性前PTC的3.6倍。[结论]由于官能团的修饰，TiO₂的低能价带（VB）和高能导带（CB）之间形成了缺陷能级。当光辐照TiO₂时，这些缺陷能够作为陷阱捕捉光生载流子，提升光吸收能力和光生载流子分离效率，快速生成氧化性很强的活性氧物质，促进光催化降解反应的进行。