摻雜TiO-,2-納米晶薄膜電極的制備及性能研究.pdf

1、以鈦酸丁酯、乙醇為主要原料，利用溶膠-凝膠法，提拉制備了單摻Co2+、Ce3+、La3+及Co2+、Ce3+、La3+共摻雜TiO2納米晶薄膜電極。利用光學(xué)顯微鏡、AFM、XRD、紫外可見分光光度計(jì)、接觸角測(cè)試儀及恒電位儀對(duì)薄膜的形貌、物相、光學(xué)性能、電化學(xué)性能及光催化性能進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：(1)添加劑PEG的分子量、溶膠粘度和摻雜量對(duì)薄膜表面形貌有較大的影響：PEG1000加入量達(dá)到20％(質(zhì)量比)時(shí)，可制得氣孔率分布均勻的多

2、孔TiO2薄膜。 (2)稀土和過渡金屬元素共摻雜使TiO2薄膜的光吸收邊移動(dòng)。單摻Co2+(摻雜量1.98％)、單摻Ce3+(1.98％)、三摻薄膜均產(chǎn)生了光吸收邊向長(zhǎng)波方向移動(dòng)的現(xiàn)象，即“紅移”現(xiàn)象；三摻薄膜的摻雜量為6.39％(Ce3+2.52％、Co2+1.89％、La3+1.98％)時(shí)光吸收邊“紅移”最為明顯(禁帶寬度2.81eV)；雙摻(Ce3+1.5％、La3+0.75％)薄膜發(fā)生了“藍(lán)移”(禁帶寬度3.20eV)。

3、 (3)稀土和過渡金屬元素共摻雜阻礙了銳鈦型TiO2向金紅石型的轉(zhuǎn)變，三摻雜薄膜在熱處理溫度達(dá)到800℃尚無金紅石相形成，并且摻雜使TiO2晶格常數(shù)增大，晶格發(fā)生畸變，促進(jìn)TiO2光催化活性的提高。膜層厚度為400nm左右的單摻1.98％Co薄膜的光催化活性最好。 (4)摻雜影響了TiO2電極的光電性能，適當(dāng)?shù)膿诫s可以提高TiO2電極的瞬態(tài)光電流，改善TiO2電極在可見光下電流響應(yīng)。500℃熱處理的三摻雜TiO2電極的光