TiO2-SrTiO3薄膜的制備、熱處理及其光催化性能研究.pdf

1、SrTiO3作為光催化材料，因其禁帶寬度較寬在光催化領(lǐng)域應(yīng)用有所限制。TiO2是另一種多功能半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度與SrTiO3相同，其光催化活性也有限，但是這兩者具有不同的導(dǎo)帶和價帶能級，利用這一特點將二者復(fù)合獲得異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合光催化劑，能夠提高光催化效率。
　　本文利用溶膠凝膠旋涂法制備出具有光催化降解功能的TiO2薄膜、SrTiO3薄膜和TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜樣品。首先利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀對樣品進(jìn)行分析表征

2、，研究了TiO2/SrTiO3異質(zhì)結(jié)薄膜結(jié)構(gòu)對光催化性能的影響;然后研究了熱處理工藝對TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜光催化活性的影響;進(jìn)一步研究了TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜在不同的條件（如pH值、亞甲基藍(lán)的初始濃度等）下光催化性能的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:
　　1.通過對不同層數(shù)SrTiO3薄膜光催化性能的研究，確定光催化薄膜的涂膜層數(shù)為5層，也作為TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜的總涂膜層數(shù)。TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜的光

3、催化降解率比單一薄膜提高了44.5％(TiO2薄膜)和57.1％（SrTiO3薄膜），表明TiO2和SrTiO3所形成的異質(zhì)結(jié)具有更高的光催化活性。TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜的微觀形貌為具有微小裂紋和凹坑的疏松多孔結(jié)構(gòu)，有利于光催化降解反應(yīng)。在4種不同結(jié)構(gòu)的TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜中，“一層TiO2薄膜+四層SrTiO3薄膜”結(jié)構(gòu)最優(yōu)，2h對亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)72.1％。
　　2.TiO2薄膜最適宜退火溫度約為500℃，

4、溫度過低或過高都會降低其光催化活性，而對于TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜，TiO2在450～850℃之間退火時，2h對亞甲基藍(lán)的降解率都在60％上下，說明TiO2退火溫度對TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜光催化降解率的影響并不大。TiO2保溫時間低于60min時，光催化降解率略低于60％，TiO2保溫時間超過60min后，光催化降解率略高于60％，且隨著保溫時間的延長光催化降解率也不再增加。制備TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜時，TiO2空

5、冷得到TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜對亞甲基藍(lán)的降解率比TiO2爐冷得到的要高，2h后兩者相差5.6％。
　　3.隨著TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜重復(fù)利用次數(shù)的增加，亞甲基藍(lán)的降解率降低，但并不是均勻減小，前兩次降解效果相近，之后下降較大。預(yù)吸附時間長短對TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜光催化降解亞甲基藍(lán)影響不大，2h最高降解率比最低降解率只高了1.9％。弱酸、弱堿和中性溶液環(huán)境中TiO2/SrTiO3復(fù)合薄膜光催化活性相近，在強(qiáng)