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《二氧化鈦薄膜的制備、改性及其光催化性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要摘要半導(dǎo)體光催化技術(shù)是近30年發(fā)展起來的新興研究領(lǐng)域，它具有工藝簡單，能耗低，操作條件容易控制，降解物質(zhì)徹底和無二次污染等特點(diǎn)，在今后的生產(chǎn)和生活中有著廣闊的應(yīng)用前景。在半導(dǎo)體光催化材料中，Ti02以其良好的化學(xué)穩(wěn)定性，抗磨損性，低成本，無毒等特點(diǎn)而成為最具應(yīng)用潛力的光催化劑。本文概括性地介紹了半導(dǎo)體光催化理論及技術(shù)研究背景，討論了影響光催化性能的因素和提高光催化性能的方法，并對(duì)Ti02薄膜的制備技術(shù)和方法進(jìn)行比較，對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了展望。本文的主要工作：1)首先采用磁控濺射和溶膠．凝膠旋涂法，制備了摻鋅Ti02(Zn2+：Ti02)薄膜，通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)以期獲得優(yōu)異的光催化性能。2)其次
2、，過渡金屬離子摻雜可使其成為光生電子．空穴對(duì)的淺勢捕獲阱，減少了Ti02表面光至電子e-與光至空穴h十的復(fù)合，從而提高Ti02的光催化活性。故本文利用溶膠凝膠旋涂法制備了摻鐵Ti02(Fe3+：Ti02)薄膜和Zn2+：Ti02薄膜，并對(duì)這兩種摻雜不同過渡金屬離子的Ti02薄膜性能進(jìn)行了比較。3)再次，考慮到一些半導(dǎo)體薄膜本身具有比Ti02更好的光催化性能，但由于存在光腐蝕，在溶液中穩(wěn)定性不夠，所以往往不能直接作為光催化材料。在其表面覆蓋一層穩(wěn)定性更好的Ti02既可以作為保護(hù)層延緩其腐蝕，又可以形成半導(dǎo)體復(fù)合，抑制薄膜內(nèi)光生電子．空穴對(duì)的復(fù)合提高光催化性能。因而本文利用溶膠凝膠旋涂法制備了
3、Ti02．ZnO和Ti02．Fe203雙層復(fù)合薄膜，并對(duì)比了這兩種薄膜的光催化性能。采用場發(fā)射掃描電鏡，x射線衍射儀，紫外可見光譜儀，臺(tái)階儀等分析手段對(duì)復(fù)合薄膜進(jìn)行了表征。利用5mg／L的羅丹明B紫外光照下2小時(shí)降解率表征其光催化性能。并系統(tǒng)研究了Zn／Ti摩爾比、Fe／Ti摩爾比，退火溫度以及雙層復(fù)合對(duì)薄膜表面形貌結(jié)構(gòu)、可見光透光率和光催化性能的影響。結(jié)果表明：1)磁控濺射法制備的Zn2+：Ti02薄膜樣品光透過率、對(duì)羅丹明B分解率隨退火溫度的增加而增加；溶膠凝膠旋涂法制備的Zn2+：Ti02薄膜只檢測出銳鈦礦相峰，檢測不出ZnO峰；可見光透過率均超過了80％；Eg隨著zn含量的增加先增
4、加后減小；當(dāng)Zn／Ti=5％時(shí)，薄膜的光催化性能最好；溶膠凝膠III浙江大學(xué)碩十學(xué)位論文旋涂法制備的薄膜其(101)晶面取向更加優(yōu)異，晶粒更大一些，且可見光透過率和光催化能力均強(qiáng)于磁控濺射法。2)用溶膠．凝膠旋涂法制備出的不同鐵離子含量Fe3+：Ti02薄膜，其晶相中只有銳鈦礦相唯一相，未出現(xiàn)含F(xiàn)e的衍射峰；可見光透過率均超過了80％；其光學(xué)帶隙會(huì)隨著鐵離子的加入而出現(xiàn)紅移，且隨著鐵離子含量的增加，紅移現(xiàn)象更明顯，但達(dá)到一定值后會(huì)隨著鐵離子含量的增加，光學(xué)帶隙反而向短波長方向移動(dòng)；薄膜對(duì)羅丹明B的降解率會(huì)隨著鐵離子含量的增加而增加，但是隨著鐵含量的進(jìn)一步增加，薄膜的光催化性能反而有所下降；
5、其中鐵離子最佳含量為0．5％，此時(shí)的薄膜試樣對(duì)羅丹明B溶液的降解率約是未摻雜薄膜試樣的2倍；而比較Fe3+：Ti02薄膜和Zn2+：Ti02薄膜的光催化性能，Zn2+：Ti02薄膜2h對(duì)羅丹明B溶液的降解率是Fe”：Ti02薄膜的2倍；3)對(duì)于Ti02．ZnO雙層復(fù)合薄膜和Ti02．Fe203雙層復(fù)合薄膜，兩者均在不降低薄膜可見光透過率的前提下，得到了比單層Ti02高的光催化性能；比較兩者發(fā)現(xiàn)以ZnO作為埋層，沒有降低Ti02的結(jié)晶度，且對(duì)Ti02薄膜表面形貌影響不大，而以Fe203作為埋層，會(huì)降低Ti02薄膜的結(jié)晶度；同時(shí)Ti02．ZnO雙層復(fù)合薄膜的光催化性能明顯優(yōu)于Ti02．Fe20
6、3，我們將此歸因于形成的異質(zhì)結(jié)能帶的差異。關(guān)鍵詞：光催化’9Ti02‘9摻雜；復(fù)合薄膜IVAbstractThephotocatalysistechnologyofsemiconductorsisawidelyinvestigatedsubjectduringthepast30years，withtheadvantagesofsimpletechnology,lowenergyconsumption，easytocontroloperatingconditions，degradationofmaterialthoroughlyandwithoutsecondarypollution．Sot
7、herewillbeanattractiveprospectinthefuture．Amongthesemiconductorphotocatalysismaterials，titaniumdioxideisthemostlatentmaterialforitschemicalstability,wearibility,lowcostandinnocuity．Inthispaperthetechnicalbackgrou
