過(guò)渡和稀土金屬摻雜TiO-,2-薄膜的制備及性能研究.pdf

1、TiO2因其有較寬的禁帶寬度、氧化能力強(qiáng)、催化活性高，以及生物、化學(xué)、光化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)一直處于光催化研究中的核心地位。作為一項(xiàng)新的環(huán)境污染治理技術(shù)，TiO2半導(dǎo)體光催化的研究、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)日益受到重視，并已取得了許多突破。 本文為了改善TiO2的性能，主要做了以下工作： 1）用溶膠－凝膠法在玻璃載體上制備了不同金屬元素?fù)诫s的納米TiO2薄膜，其中包含了鐵、錳、鑭、鍶、鈰等十來(lái)種金屬元素?fù)诫s的一元、雙元、三元和不同比例摻

2、雜的薄膜樣品。 2）用原子力顯微鏡（AFM）觀察TiO2薄膜摻雜前后的表面形貌圖，發(fā)現(xiàn)薄膜表面比較平整，薄膜的顆粒尺寸在納米范圍，顆粒大小在20nm-35nm，高度差在4個(gè)納米以內(nèi)。 3）對(duì)樣品進(jìn)行紫外可見(jiàn)光譜測(cè)試，結(jié)果表明不同金屬離子摻雜可以改變TiO2薄膜的紫外吸收邊和可見(jiàn)光吸收度，例如：金屬鐵、錳、鍶、鑭和鈰等元素?fù)诫s可以使薄膜的吸收邊明顯紅移并增強(qiáng)薄膜對(duì)可見(jiàn)光的吸收，而鎘元素?fù)诫s導(dǎo)致薄膜的光譜出現(xiàn)藍(lán)移現(xiàn)象并且對(duì)可

3、見(jiàn)光的利用也減小，薄膜的厚度和元素共摻的結(jié)果使吸收光譜有加強(qiáng)也有減弱。 4）對(duì)薄膜的紅外光譜測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)TiO2薄膜與體材相比，因?yàn)榧{米粒子的一些特性，比如大的比表面導(dǎo)致了平均配位數(shù)下降，不飽和鍵和懸鍵增多，與常規(guī)大塊材料不同，其紅外光譜有很大的區(qū)別。 5）測(cè)量了樣品電容Cp、損耗因子D和復(fù)阻抗隨頻率f的變化。根據(jù)薄膜電容頻譜圖發(fā)現(xiàn)TiO2薄膜在低頻區(qū)隨著頻率f的增加，其電容Cp和損耗因子D急劇下降，當(dāng)頻率增大到一定程度