非晶態(tài)TiO-,2--Cr（V）薄膜的制備及光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦半導(dǎo)體材料作為光催化的理想材料，得到了廣泛的研究。這些研究都集中在對(duì)晶態(tài)TiO<,2>進(jìn)行的一系列技術(shù)改性，極少有對(duì)非晶TiO<,2>的研究。而晶態(tài)TiO<,2>的制備存在需要進(jìn)行熱處理或者在線(xiàn)加溫，同時(shí)對(duì)基材結(jié)構(gòu)和耐溫性能要求較高等難以克服的缺點(diǎn)。 另外，由于TiO<,2>為寬禁帶半導(dǎo)體，對(duì)太陽(yáng)光的利用局限于紫外部分，離子摻雜可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體TiO<,2>的可見(jiàn)光吸收。因此，本文中，采用金屬離子摻雜非晶態(tài)二氧化鈦的方法提

2、高非晶態(tài)二氧化鈦的光催化活性。 本文首先簡(jiǎn)要介紹了半導(dǎo)體光催化的基本原理，在總結(jié)和評(píng)述提高半導(dǎo)體光催化光量子效率和太陽(yáng)能利用率的各種方法、研究進(jìn)展、存在的主要問(wèn)題的基礎(chǔ)上，采用反應(yīng)磁控濺射法在玻璃基片上制備非晶態(tài)TiO<,2>-M(M為Cr或V)薄膜。 利用現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)，如X射線(xiàn)衍射儀、紫外一可見(jiàn)光分光光度計(jì)、X光電子能譜儀、熒光光度計(jì)、薄膜厚度測(cè)試儀及原子力顯微鏡等，研究分析了薄膜的組分、結(jié)構(gòu)、吸收光譜、熒光光譜、膜厚

3、和表面形貌等。薄膜的光催化活性用薄膜對(duì)亞甲基藍(lán)以及羅丹明B的降解率來(lái)表征，使用紫外燈作為照射源?？疾炝藶R射溫度、相對(duì)摻雜量、膜厚、目標(biāo)降解物溶液pH值以及溶液中H<,2>O<,2>濃度等對(duì)非晶TiO<,2>-M薄膜光催化活性的影響。重點(diǎn)在揭示分析非晶TiO<,2>-M薄膜光催化活性的原因。 XRD、XPS、AFM、可見(jiàn)-紫外吸收光譜等研究表明：TiO<,2>-M(M為Cr或V)薄膜為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；薄膜的可見(jiàn)一紫外吸收光譜表明摻雜引

4、起了TiO<,2>吸收帶邊的紅移，并且計(jì)算證實(shí)了帶隙的減小。適當(dāng)?shù)膿诫s量可以產(chǎn)生新的吸收峰，增加對(duì)長(zhǎng)波段光的吸收，提高光催化效率。分析認(rèn)為，對(duì)非晶TiO<,2>進(jìn)行適量的M摻雜能有效提高光生載流子在TiO<,2>半導(dǎo)體內(nèi)部的擴(kuò)散系數(shù)，使得非晶TiO<,2>-M半導(dǎo)體材料具有光催化活性。 通過(guò)不同厚度薄膜對(duì)亞甲基藍(lán)的光催化降解試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本試驗(yàn)得到的非晶態(tài)TiO<,2>-Cr薄膜厚度的閩值為114nm，非晶態(tài)TiO<,2>-V薄膜厚