TiO-,2-、ZnO的結(jié)構(gòu)與光媒特性研究.pdf

1、采用有機金屬氣相沉積與sol-gel技術(shù)，在高鉻不銹鋼、鈦合金、鎳片、鍍鋅板、硅(100)及玻璃上制備了高品質(zhì)的TiO2薄膜。選用98％的鈦醇氧鹽(Ti[O(C3H7)4])作為前驅(qū)體。通過改變操作參數(shù)與前驅(qū)體的濃度等方法得到了無裂紋，高密度且均勻分布的TiO2膜。 只采用MOCVD方法在硅片、玻璃片及藍寶石(A12O3)上制備ZnO薄膜與納米棒，鋅有機鹽(Diethyl-Zinc)被用作前驅(qū)體，獲得了高質(zhì)量的ZnO薄膜與垂直排

2、列及其它形式的ZnO鈉米棒。 所得TiO2、ZnO薄膜及ZnO鈉米棒的形貌、表面粗糙度、晶體結(jié)構(gòu)分別由場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)，原子力顯微鏡(AFM)及X-射線衍射(XRD)來檢測。通過分解有機染料——橙色Ⅱ(orangeⅡ)來確定各種薄膜或鈉米棒的光媒活度；用E型UV-Vis光度計來測定光媒材料對光的吸收特性。 TiO2薄膜的試驗結(jié)果如下： 溫度對實時MOCVD成膜的TiO2薄膜影響很大，在我們的實驗室條

3、件下，獨創(chuàng)性地發(fā)現(xiàn)了“500℃影響”與“700℃效應(yīng)”現(xiàn)象，不同的基底材料上制得的膜，具有不同的晶格轉(zhuǎn)變溫度(由銳鈦礦轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石)，通常情況下對金屬基底的轉(zhuǎn)變溫度為600℃左右，而對硅晶基底則需1000℃左右，通過MOCVD法實時制備的TiO2膜，操作溫度對銳鈦礦晶格的取向，峰值出現(xiàn)與消失及峰值強度等有較大影響，而用sol-gel方法制備的TiO2膜，溫度變化對膜的晶格特性，沒有表現(xiàn)出明顯影響。晶格特性與微觀待格有緊密聯(lián)系。銳鈦礦(1

4、12)呈現(xiàn)出直立排列的柱狀結(jié)構(gòu)。無論是由MOCVD還是由sol-gel制備出的TiO2膜，在不同溫度退火后對銳鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)均不構(gòu)成重大影響。增加膜的厚度，會導(dǎo)致XRD峰值強度的增加，并可改變晶格取向。在Si(100)與Si(111)基底上得到的TiO2膜，盡管其它操作參數(shù)相同，但得到的晶體結(jié)有異。在Si(100)上得到的TiO2，其晶粒相對偏大并更具有較好晶體取向性。 結(jié)晶對TiO2膜的光媒特性影響很大，在Si(100)基底上

5、用MOCVD鍍得的TiO2膜，根據(jù)不同的成膜溫度，首次發(fā)現(xiàn)鍍膜的光媒活度呈現(xiàn)出“M“形狀的變化規(guī)律，即在350～500℃與800℃得到的膜，其光媒活度較小，而在400℃、700℃溫度下得到的膜，其光媒活度較高，尤其是700℃下成膜的光降解效率特別好。因為在此兩個溫度條件下，可得到一個以銳鈦礦晶格為主的高取向性晶體，在700℃條件下生成的TiO2幾乎可得到單晶體。對在金屬基底上得到的TiO2膜，隨著成膜溫度的升高，光媒活度迅速下降。總體來

6、說，在400℃條件下成膜時，金屬基底上得TiO2膜的光媒降解度最高。對在不同基底上得到的TiO2膜，其光媒活度排序為：TiO2/不銹鋼＞TiO2/鍍鋅板＞TiO2/Ti合金＞TiO2/鎳板＞TiO2/鋁合金＞TiO2/硅晶片＞TiO2/玻璃。 太陽光也可用來降解染料，降解效益僅次于高密紫外線。如果采用不加蓋照射，太陽照射還可提高光媒活度，用MOCVD法得到的TiO2薄膜的光媒活度要高于用sol-gel方法得到的。 對于Z