聚乙烯醇复合膜负载TiO2与TiO2/ZrO2纳米颗粒的制备及性能对比研究

研究人员通过溶胶-凝胶法制备TiO2和ZrO2纳米颗粒，采用溶液浇铸法成功构建PVA/TiO2和PVA/TiO2/ZrO2复合膜。XRD、UV-Vis、PL等表征显示，双组分纳米颗粒复合膜结晶度更高，形成电荷转移复合物，表面粗糙度增加，为光电器件开发提供新材料选择。

　　

这项研究展示了聚乙烯醇(PVA)分别与二氧化钛(TiO₂)纳米颗粒、二氧化钛/二氧化锆(TiO₂/ZrO₂)复合纳米颗粒共混制备的复合膜。通过溶胶-凝胶法(sol-gel)合成纳米颗粒后，采用溶液浇铸法(solution casting)将纳米颗粒均匀分散于PVA基质中，成功制备出两种复合膜。

X射线衍射(XRD)分析表明，含双组分纳米颗粒的PVA/TiO₂/ZrO₂膜比单组分体系具有更高结晶度。紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光致发光光谱(PL)显示复合膜的光学性能显著增强。傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实了PVA与纳米颗粒间形成电荷转移复合物(charge-transfer complex)，原子力显微镜(AFM)则观察到掺杂后膜表面粗糙度增加的特征。

透射电镜(TEM)与XRD计算的晶粒尺寸结果高度吻合。研究指出，由于TiO₂/ZrO₂双组分无机结构与聚合物的协同作用，PVA/TiO₂/ZrO₂复合膜展现出更优异的性能，这种特性使其在光学和光电器件领域具有重要应用潜力。