磁控濺射非晶態(tài)TiO-,2--Ag（Mo）薄膜的光催化性能研究.pdf

1、TiO<,2>，具有較高的穩(wěn)定性和良好的催化活性，在環(huán)境治理方面具有潛在的應(yīng)用前景，因而引起人們廣泛的關(guān)注。但由于TiO<,2>禁帶寬度大(E=3.2eV)、太陽能利用率低，光生電子和光生空穴復(fù)合率高，從而導(dǎo)致量子效率低的問題。因此，許多研究者都把摻雜其它元素和制備復(fù)合的二氧化鈦半導(dǎo)體薄膜作為提高其光催化性能的有效途徑。 目前，TiO<,2>的改性研究多是基于晶態(tài)TiO<,2>開展的，鮮有對(duì)非晶態(tài)TiO<,2>薄膜改性的報(bào)

2、道，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)證明純的非晶態(tài)TiO<,2>薄膜沒有光催化活性<'[1]>。由于晶態(tài)TiO<,2>薄膜的制備對(duì)溫度和襯底的要求較高，增加了成本，不利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。本研究采用磁控濺射工藝，在室溫下制備非晶態(tài)TiO<,2>-Ag和TiO<,2>-Mo薄膜，以探索不同種類的元素?fù)诫s非晶態(tài)TiO<,2>薄膜的光催化性能。 本研究課題采用磁控濺射技術(shù)在室溫下制備了非晶態(tài)的TiO<,2>-Ag薄膜，研究了Ag的摻雜方式、Ag的摻雜量和氧流量

3、對(duì)薄膜光催化性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)采用“前期摻雜”方式時(shí)，薄膜對(duì)亞甲基藍(lán)的脫色率達(dá)72％；當(dāng)Ag的摻雜量(以功率表示)為30W時(shí)，薄膜對(duì)亞甲基藍(lán)的脫色率達(dá)95％；當(dāng)氧流量為40sccm時(shí)，薄膜對(duì)亞甲基藍(lán)的脫色率達(dá)94％。采用XRD、STS和橢圓偏光測(cè)厚儀對(duì)薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和薄膜厚度進(jìn)行了測(cè)試分析。XRD的測(cè)試結(jié)果表明，薄膜呈非晶態(tài)。STS測(cè)試得到薄膜的禁帶寬度為1.8eV，較窄的禁帶寬度是非晶態(tài)TiO<,2>-Ag薄膜具有

4、光催化活性的主要原因。對(duì)10mg/L 的亞甲基藍(lán)溶液光催化脫色實(shí)驗(yàn)表明，隨著薄膜厚度的增加，光催化脫色率遞增，當(dāng)厚度達(dá)360nm時(shí)，薄膜對(duì)亞甲基藍(lán)的脫色率在2h達(dá)90％以上，當(dāng)厚度大于360nm時(shí)，光催化脫色率不再增加；對(duì)2mg/L 羅丹明B溶液光催化脫色實(shí)驗(yàn)表明，其脫色率對(duì)薄膜厚度的增加不敏感，薄膜對(duì)羅丹明B的脫色率在3h內(nèi)達(dá)到88.7％， 本實(shí)驗(yàn)還制備了TiO<,2>-Mo薄膜，并分析了制備工藝參數(shù)對(duì)其光催化活性的影響。此外