N-TiO-,2-和Al-N-TiO-,2-薄膜的磁控濺射法制備和親水性能的研究.pdf

1、TiO2具有光致親水性能，即在紫外光照下，水滴與TiO2薄膜的接觸角很快變?yōu)榱恪＿@一特性使TiO2具有自潔去污、防水霧等功能，具有廣闊的應(yīng)用前景，因而受到廣泛關(guān)注。如何改善TiO2薄膜的親水性能，使其具有可見光活性，并使親水性保持較長的時間，成為近年來的研究熱點。本研究的目的在于探索采用磁控濺射法制備N摻雜TiO2薄膜(N-TiO2)和Al、N雙摻雜TiO2薄膜(Al/N-TiO2)，改善TiO2的親水性能。主要工作包括： (1

2、)用TiN陶瓷靶，以O(shè)2、Ar為工作氣體，采用射頻反應(yīng)磁控濺射法制備N-TiO2薄膜。用XRD、SEM、XPS、UV-Vis、CA(contact angle接觸角)等分析測試手段研究其結(jié)構(gòu)和性能。 研究結(jié)果表明：部分N進(jìn)入了TiO2晶格，取代O，形成Ti-N鍵，產(chǎn)生了額外的氧空位；N摻雜使TiO2薄膜的吸收邊發(fā)生了紅移；N摻雜對TiO2薄膜光誘導(dǎo)親水性能起了促進(jìn)作用。 (2)用Al/Ti金屬鑲嵌靶，以O(shè)2、N2和Ar為

3、工作氣體，采用直流反應(yīng)磁控濺射法制備Al-TiO2、N-TiO2和Al/N-TiO2薄膜。用XRD表征摻雜對薄膜晶體結(jié)構(gòu)的影響；用SEM觀察摻雜對薄膜表面形貌的影響；通過XPS測試分析摻雜對薄膜表面元素狀態(tài)的影響；用PL(photoluminescence 熒光發(fā)光光譜)研究薄膜的氧缺陷情況；用紫外—可見吸收光譜研究摻雜對薄膜光吸收的影響；用接觸角測試評價薄膜的親水性能。 得出以下結(jié)論：Al摻雜使TiO2晶胞體積變小，N摻雜使之

4、變大；Al、N雙摻雜TiO2的晶胞體積大小介于Al-TiO2和N-TiO2之間；摻雜影響了TiO2薄膜的表面形貌：Al摻雜和N摻雜都起到了抑制晶粒長大的作用；Al摻雜使薄膜表面更光滑致密；N摻雜使之更粗糙疏松；與純TiO2薄膜相比，Al、N雙摻雜TiO2薄膜具有更粗糙疏松的表面；部分Al和N進(jìn)入了TiO2的晶格，分別取代了Ti和O，使之產(chǎn)生了額外的氧空位；摻雜后TiO2薄膜的吸收邊發(fā)生了紅移，吸收邊大小依次為：Al/N-TiO2>N-T