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《液相沉積tiolt2gt薄膜的制備，表征和光催化活性》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要最近，由于人們希望能夠開(kāi)發(fā)出成本低并對(duì)環(huán)境友好的制備方法和工藝過(guò)程，因而在水溶液中低溫制備薄膜的方法越來(lái)越引起了人們的廣泛關(guān)注。同時(shí)，Ti02薄膜的光催化性能在很大程度上取決于薄膜的制備方法，基體性質(zhì)和后處理?xiàng)l件，因?yàn)檫@些因素對(duì)Ti02薄膜的化學(xué)物理性質(zhì)起著決定性的影響。因此很有必要研究Ti02薄膜的制備方法，基片性質(zhì)和后處理制度對(duì)Ti02薄膜的表面形貌和光催化性能的影響。在本研究工作中，以六氟鈦酸銨和硼酸為原料，用液相沉積法(LPI))在不同的基片上制備二氧化鈦薄膜，并用液相甲基橙水溶液的降解脫色和氣相NO的光解去除率評(píng)價(jià)二氧化鈦薄膜的光催化活性。所制備的薄
2、膜用紅外光譜(FTIR)，x射線(xiàn)衍射(XRD)，紫外可見(jiàn)光譜(UV．vis)，熱重分析(TO)，掃描電子顯微鏡(SEM)，熒光光譜(PL)和光電子能譜(XPS)進(jìn)行表征。用液相沉積法在石英玻璃上制各了二氧化鈦薄膜，并在不同的溫度下進(jìn)行熱處理，用甲基橙水溶液的降解脫色評(píng)價(jià)二氧化鈦薄膜的光催化活性。結(jié)果表明，所制備的Ti02薄膜不僅含有Ti和O元素，而且含有少量的F．N，si元素。其中F和N元素來(lái)源于前驅(qū)體溶液，且Ti02薄膜中的F元素含量隨熱處理溫度的升高而減少。薄膜中的Si元素來(lái)源于二部分．其中一部分來(lái)源于反應(yīng)液與石英玻璃基片反應(yīng)所生成的[SlEd2。離子，另一部分則來(lái)自于薄膜在高溫?zé)崽?/p>
3、理(7000C或高于7000C)過(guò)程中從石英玻璃表面擴(kuò)散到薄膜中的Si元素。這兩部分的Si進(jìn)入Ti02薄膜中導(dǎo)致Si02fri02復(fù)合薄膜的形成。當(dāng)熱處理溫度低于4000C時(shí)．薄膜沒(méi)有光催化活性，這是由于此時(shí)薄膜由無(wú)定形Ti02組成。隨熱處理溫度的升高，薄膜的光催化活性逐漸增加，這是由于薄膜中銳鈦礦相Ti02的形成和Ti02晶化程度的提高。經(jīng)7000C熱處理的薄膜具有最高的光催化活性，這是因?yàn)楸∧ぶ凶鳛槲街行牡腟i02含量增加和此時(shí)薄膜具有更好的晶化程度。同時(shí)，此時(shí)Si02／Ti02復(fù)合薄膜的熒光光譜顯示最低的熒光強(qiáng)度．這表明此時(shí)薄膜中的光生電子和空穴的復(fù)合速率最低，因而更有利于物質(zhì)的
4、光催化降解。當(dāng)熱處理溫度高于7000C時(shí)，武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文薄膜的光催化活性下降．這是由于薄膜中晶相二氧化鈦的燒結(jié)和成長(zhǎng)導(dǎo)致樣品的表面積下降以及金紅石相的形成。用液相沉積法在不銹鋼表面制備了鐵摻雜二氧化鈦薄膜，并用氣相NO的光解去除率評(píng)價(jià)薄膜的光催化活性。結(jié)果表明，薄膜中的鐵離子明顯影響了二氧化鈦薄膜的光催化性能。薄膜中的鐵離子來(lái)源于二部分，其一是來(lái)源于反應(yīng)溶液與不銹鋼基片反應(yīng)所生成的【FcF6P離子，其二則來(lái)自于樣品在5000C或高于5000C熱處理過(guò)程中從不銹鋼基片表面擴(kuò)散到薄膜中的Fe元素。當(dāng)熱處理溫度低于4000C時(shí)，鐵摻雜二氧化鈦薄膜對(duì)于NO的光解沒(méi)有活性，這是由于此時(shí)的
5、薄膜由無(wú)定形二氧化鈦組成。當(dāng)熱處理溫度等于或高于4000C時(shí)，由于銳鈦礦相Ti02的形成使薄膜表現(xiàn)出明顯的光催化活性。在5000C時(shí)，薄膜樣品具有最高的光催化性能，這是由于薄膜中銳鈦礦Ti02晶化程度的提高和此時(shí)樣品中含有適量鐵離子含量。因?yàn)楸∧ぶ羞m當(dāng)?shù)蔫F離子含量有利于光生電子和空穴的有效分離。然而，當(dāng)熱處理溫度高于5000(3時(shí)，Ti02薄膜的光催化活性下降，這是由于樣品中含有過(guò)多的鐵離子。因?yàn)楸∧ぶ羞^(guò)多的鐵離子成為光生電子和空穴的復(fù)合中心，導(dǎo)致薄膜的光催化活性下降。經(jīng)9000C熱處理的樣品，其光催化活性最低，這是由于Ti02薄膜中不僅含有過(guò)多的鐵離子，而且二氧化鈦在此溫度下發(fā)生燒結(jié)，
6、成長(zhǎng)和金紅石的形成。另外，用甲基橙水溶液的光催化降解評(píng)價(jià)這種薄膜的液相光催化性能。其結(jié)果表明，隨熱處理溫度的增加，Ti02薄膜光催化劑在液相中表現(xiàn)出和氣相相一致的光催化活性，因而進(jìn)一步證明了此薄膜在5000C時(shí)具有最高的光催化活性。對(duì)于液相沉積法制備的Ti02薄膜．基片對(duì)薄膜的組成和表面形貌有明顯的影響。本實(shí)驗(yàn)中，在石英玻璃，普通玻璃和不銹鋼表面制備了Ti02復(fù)合薄膜，并討論基體對(duì)薄膜的元素組成和表面形貌的影響，提出這種復(fù)合薄膜的形成機(jī)理。實(shí)驗(yàn)證明，此復(fù)合薄膜具有更高的銳鈦礦．金紅石相轉(zhuǎn)變溫度(約9000c)，這是因?yàn)楸∧ぶ幸恍┗瘜W(xué)鍵(如在普通玻璃和石英玻璃表面上形成的si．O．Ti鍵和
7、在不銹鋼表面上形成的Fe-O．Ti鍵)的形成抑制了銳鈦礦向金紅石轉(zhuǎn)變，使其相轉(zhuǎn)變溫度升高。同時(shí)，在普通玻璃上所制備的Ti02薄膜比在石英玻璃上制備的薄膜具有更多的si元素，這是由于普通玻璃具有更低的熱穩(wěn)定性，因而在熱處理過(guò)程中，si更易從玻璃基片表面擴(kuò)散V莖豎堡三盔堂堡主堂垡迨壅到薄膜中。在不銹鋼上制各的薄膜表面有少量的裂紋，這主要是由不銹鋼基片和Ti02薄膜的線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)不同，因而在熱處理升溫和降溫過(guò)程中，薄膜易出現(xiàn)裂紋。對(duì)于用
