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《優(yōu)秀畢業(yè)論文（何學敏）一Ga摻雜納米TiO2薄膜的光電特性研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、Ga摻雜納米TiO2薄膜的光電特性研究作者何學敏指導教師劉貴昂教授摘要:利用射頻磁控濺射法在玻璃襯底上制備了Ga摻雜的TiO?薄膜，并在真空中于550°C下進行了2h的退火處理，采用UV-VIS透過譜和PL光譜對薄膜進行了表征。UV-VIS透過譜表明，摻Ga后的T?薄膜吸收邊發(fā)生了明顯紅移，且退火后進一步紅移了10~50nmoPL光譜說明薄膜具有一定的光致發(fā)光性。通過測量薄膜表面水滴直徑計算接觸角的方法，發(fā)現(xiàn)550°C退火2h后的薄膜具有良好的親水性。光催化降解實驗得出樣品具有較強的光催化能力，低
2、功率（15W）紫外燈照射8h后，Ga摻雜的TiCh薄膜樣品對亞甲基藍溶液的降解率最高達到63.9%。關鍵詞:Ga摻雜；納米TiCh薄膜；退火；紅移；親水性；光催化ResearchonOpticalandElectricalPropertiesofGallium-dopedNanometerTiO2ThinFilmsAuthorXueminHeTutorProf.GuiangLiuAbstract:Thcgallium-dopedT?thinfilmsweredepositedonglasssubs
3、tratebyRFmagnetronsputtering,andannealingtreatedinvacuumfor2hoursat550°C?ThefilmswerecharacterizedusingUV-VIStransmissionspectraandPLspectroscopy.UV-VIStransmissionspectrashowthattheabsoiptionedgeoftheGa-dopedthinfilmsoccursobviouslyred-shifted,andeve
4、nared-shiftof10~50nmisfoundafterannealing.PLspectroscopyrevealthatthefilmscxsitphotolumincsccnccability.Thefilmshavegoodhydrophilicityasevidencedbycontactanglemeasurementandcalculation.Thesamplesexibitgoodphotocatalyticactivityasshownbythedegradationr
5、ateof63.9%formethylenebluesolutionafter8hoursirradiationunderlowpowerUVlamp(15W).Keywords:Gadoping;Nano-TiOithinfilms;Annealing;Red-shift;Hydrophilicity;Photocatalytic1引言半導體光催化技術(shù)在太陽能轉(zhuǎn)化和環(huán)境治理等許多方面有著廣闊的應用而景。在諸多光催化材料中，TiO2曲于化學性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、成本低和抗光腐蝕等優(yōu)點而倍受青睞。但對純的
6、TiO2而言，只有太陽光屮的紫外光波段對其光催化起作用，太陽光的利用效率不足5%,且光生電子與空穴容易復合，光催化效率不高。近年來，人們一直努力探索各種改性手段來提高TiO2光催化效率，其中摻雜是制備高效TiO2光催化材料的有效手段之一［Z］。研究表明，利用陰離子N、S、C等〔7?9】取代TiCh中的0,可以使材料具有很好的可見光活性，拓展光催化劑的響應范圍，使其具有更好的實用價值，其中以N摻雜的TiCh可見光活性效果最佳而引起了廣泛的關注。此外，許多研究學者通過向Ti02晶格中引入金屬陽離子Fc
7、、Cu、Al、Zn、Ni、Pt等取代Ti原子位，以降低禁帶寬度，將光響應波長拓展到叮見光區(qū)。1.1TiO2薄膜及其應用TiC)2有三種晶體結(jié)構(gòu)：金紅石(Rutile)銳鈦礦(Anatase)和板鈦礦(Brookite),有人對其結(jié)構(gòu)進行了理論分析卩譏而在Ti02薄膜中一般只有兩種結(jié)構(gòu)：金紅石和銳鈦礦。金紅石在高溫穩(wěn)定，銳鈦礦則易在低溫生長。這兩種結(jié)構(gòu)的區(qū)別如表1所示。表1TO兩種結(jié)構(gòu)的區(qū)別晶體結(jié)構(gòu)晶系晶格參數(shù)相變溫度折射率金紅石四方晶系a=0.4593nmb=0.2959nm1855°C2.7銳鈦
8、礦四方晶系a=0.3785nmb=0.9514nm642°C2.5由于TiCh粉末在懸浮體系中易于凝聚，分離回收比較困難且易中毒，不利于催化劑的再生，這是以Ti02為基礎的光催化方法難以走向應用的主要原因之一，而將TiCh制成薄膜則可以克服納米粉體的這些缺點。因此納米TiCh薄膜是現(xiàn)在光催化材料的發(fā)展方向，有著很高的理論研究和實際應用的價值。TiCh薄膜具冇良好的電學性能，優(yōu)異的光學性能，化學穩(wěn)定性高，機械強度高，長期以來受到人們的關注，已經(jīng)廣泛應用在電了、光學、醫(yī)學等方面。近年來
