金屬修飾氮摻雜二氧化鈦薄膜的制備與光催化氧化性能研究.pdf

1、二氧化鈦是目前研究最廣泛的半導體光催化材料之一，具有催化活性高、價廉、耐腐蝕性強等特點，已被廣泛應用于光解水制氫、抗菌除臭、廢氣凈化、降解有機物、自清潔等方面。但由于其禁帶寬度較寬，量子效率也較低，限制了二氧化鈦的大面積應用。本文通過金屬修飾與N摻雜的協(xié)同作用，對TiO2薄膜進行改性，以使其獲得更高的光催化氧化性能。
　　采用磁控濺射法制備了Fe修飾N摻雜TiO2薄膜(Fe-N-TiO2)，研究了Fe修飾量與熱處理對薄膜結構、形貌

2、、表面元素化學態(tài)以及光吸收性能的影響。結果表明:Fe修飾N摻雜使薄膜晶粒細化，比表面積增大;Fe含量的增加有助于晶粒長大;且有助于金紅石相向銳鈦礦相轉變，F(xiàn)e含量為1.5 at.％時，薄膜為純銳鈦礦相;Fe元素是以Fe3+氧化態(tài)形式替位存在于TiO2晶格中，N-取代O2-進入晶格中;隨著Fe含量的增加吸收邊紅移程度增大，當Fe含量達到3.0 at.％時，吸收邊紅移至近410nm;對薄膜進行退火處理后，薄膜的結晶性變好，吸收邊有一定程度的

3、紅移。
　　采用磁控濺射法制備了Ni修飾N摻雜TiO2薄膜(Ni-N-TiO2)，研究了Ni修飾量對薄膜結構、形貌和性能的影響。Ni修飾N摻雜使薄膜晶粒細化，比表面積增大;且使薄膜中金紅石相轉化為銳鈦礦相，Ni含量為0.7 at.％時，薄膜為純銳鈦礦相;Ni元素是以Ni2+氧化態(tài)形式間位存在于TiO2晶格中;隨著Ni含量的增加吸收邊紅移程度增大，當Ni含量達到4.8 at.％時，吸收邊紅移至近450nm。
　　Fe修飾N摻雜