液相沉積法制備TiO2-Si材料及其光催化性能.pdf

1、TiO2具有優(yōu)良的光催化活性，然而其較寬的帶隙（Eg=3.2eV）導(dǎo)致其利用太陽可見光性能較差。將TiO2與其它窄帶隙半導(dǎo)體材料進行有效的復(fù)合，為處理以上問題提供了有益的解決方案。本工作嘗試將窄帶隙的硅（Eg=1.12eV）與TiO2進行復(fù)合而形成TiO2/Si光催化材料。從應(yīng)用的角度出發(fā)，使用具有納米陷光結(jié)構(gòu)的太陽級（SoG）Si片并在其上采用液相沉積法（LPD）能夠較容易地制備大面積的TiO2薄膜。結(jié)果表明，TiO2/Si復(fù)合材料的

2、可見光吸收和光催化性能得到較大提升，從而使得該技術(shù)途徑在利用太陽能光降解領(lǐng)域顯示出較好的應(yīng)用前景。
　　在本論文中，我們采用液相沉積法（LPD）分別在不同微結(jié)構(gòu)的太陽能（SoG）多晶硅片上制備了TiO2薄膜，并對其光催化性能進行了研究。論文主要的研究結(jié)果以下：
　　一、采用液相沉積法（LPD）制備TiO2薄膜，研究了不同的氟鈦酸銨和硼酸濃度、沉積溫度、沉積時間、退火溫度因素對薄膜表面結(jié)構(gòu)的影響。并由此確定了最佳的薄膜制備工藝

3、：0.1mol/L的(NH4)2 TiF6和0.4 mol/L的H3 BO3，在55℃溫度下沉積1h并在700℃下進行熱處理。
　　二、研究了不同基片上制備的TiO2薄膜光學(xué)減反特性。通過改變沉積時間在制絨多晶硅（MTp-Si）上沉積了不同厚度的TiO2薄膜，對比鍍膜前后的反射率可以發(fā)現(xiàn)，具有微米絨面結(jié)構(gòu)的制絨多晶硅（MTp-Si）的反射率為24.5％，在鍍膜后反射率都有所降低，而且不同厚度的薄膜的減反效果也不同，90nm厚的薄膜

4、表現(xiàn)出了最佳的減反效果，平均反射率降低至8.2%。
　　三、利用液相沉積法分別在石英玻璃（Quartz）、制絨多晶硅（MTp-Si）、黑硅（NTp-Si）、有pn結(jié)的黑硅（NTpn-Si）上制備了TiO2薄膜，對比了4種基片在鍍膜前后的微觀結(jié)構(gòu)與陷光性能。具有納米陷光結(jié)構(gòu)的黑硅表現(xiàn)出優(yōu)于多晶硅制絨片的陷光性能，鍍膜前的平均反射率為17.5%，鍍膜后的平均反射率減低為5.3%。此外，PN結(jié)的引入對薄膜結(jié)構(gòu)和反射率均無影響。
　

5、　四、實驗測量并比較了這四種TiO2薄膜樣品在全光譜和可見光下的光催化性能。結(jié)果表明，在石英玻璃上制備的TiO2薄膜只在紫外線下具有光催化能力，而生長在具有納米陷光結(jié)構(gòu)的黑硅上的TiO2薄膜在全光譜（4小時降解79%）和可見光（4小時降解49%）下都表現(xiàn)出了優(yōu)于石英玻璃和多晶硅制絨片的光催化性能；通過引入PN結(jié)，降解效率進一步有~5%的提升。
　　綜上所述，我們采用液相沉積法（LPD）在具有不同微結(jié)構(gòu)的太陽級（SoG）硅片上制備了