Zn、Ti離子注入SiO2納米材料的制備、結(jié)構及光學性質(zhì)研究.pdf

1、二氧化鈦是一種重要的半導體材料，具有較高的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、無毒、超親水性等優(yōu)點，被廣泛應用于太陽能電池、光催化、自潔玻璃、防曬霜、涂料等領域。在合成TiO2的眾多方法中,離子注入由于具有可控的注入能量以及注入劑量而得到廣泛應用，尤其是Ti離子和其它金屬/非金屬離子順次注入不僅能夠在基底表面合成TiO2，而且有望實現(xiàn)TiO2的可見光響應，增強太陽光輻照下的光催化效率。本論文采用Zn和Ti離子單注入或順次注入SiO2基底結(jié)合后續(xù)退火處

2、理的方法合成納米材料，并借助于多種分析測試手段詳細研究了后續(xù)退火處理后納米材料的結(jié)構、表面形貌以及光學性質(zhì)。注入的樣品主要有:采用能量為70keV，劑量分別為1×1016，3×1016，6×1016ions/cm2的Zn離子注入到無定形SiO2中，隨后注入能量為45keV，劑量固定為1×1017ions/cm2的Ti離子；同樣條件下制備了僅有Zn離子或Ti離子注入的樣品，其注入劑量分別為6×1016ions/cm2和1×1017ions

3、/cm2。主要研究內(nèi)容及結(jié)果為：
　　(1)對比Ti離子單注入樣品，研究高溫氧氣氛下退火后Zn離子預注入對形成納米材料的結(jié)構、表面形貌、光吸收性質(zhì)等方面的影響。結(jié)果表明，氧氣氛下退火后，Ti離子單注入樣品中形成的是結(jié)晶質(zhì)量較高的金紅石相 TiO2，其吸收帶邊位于380nm左右；而Zn離子預注入樣品中形成的是尺寸較大的TiO2納米棒，其吸收帶邊紅移至450nm左右，且表現(xiàn)出較強的可見光響應，同時還觀察到無定形SiO2結(jié)晶現(xiàn)象。

4、>　　(2)選取Ti離子單注入樣品及較低劑量Zn離子預注入樣品(1×1016ions/cm2)，重點研究了氮氣氛下高溫退火合成納米材料的結(jié)構，形貌以及光吸收性質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種樣品形成的均是金紅石相TiO2,它們在結(jié)構、形貌以及光吸收性質(zhì)上無明顯差異。
　　(3)選取較高劑量Zn/Ti離子順次注入樣品及Zn和Ti離子單注入樣品，研究了氧氣氣氛低溫退火形成ZnO-TiO2復合材料的光吸收與光致發(fā)光性質(zhì)。結(jié)果表明，在較低溫度退火處理過程