tiolt2gt基复合薄膜的制备与表征

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1、硕士学位论文摘要作为一种宽禁带n型半导体，二氧化钛(Ti02)具有稳定的化学性质、无毒和良好的光催化性能，而薄膜形态的Ti02材料除了具有以上优点外，还具有一个特殊的性能即超亲水性。目前Ti02薄膜在污水处理、抗菌消毒、防雾自清洁及太阳能电池等领域有广泛的应用。本论文采用溶胶．凝胶工艺，通过浸渍提拉法在普通玻璃基底上分别制备了三种不同系列的均匀透明的纳米Ti02复合薄膜(Si02一Ti02薄膜、Ce02．Ti02薄膜和Ce02．Si02．Ti02薄膜)。利用X．射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、X．射线光电子能谱(xPs)、紫

2、外．可见吸收、透射光谱(UV-vis)和水接触角测试等手段，系统研究了Si02和Ce02的引入对Ti02薄膜的结构、表面形貌和化学成分，以及对Ti02薄膜的光学和亲水性能的影响，并探讨了相关机理。由于热处理过程中Si02强烈抑制Ti02晶粒的生长，Si02．Ti02薄膜表面由较小的颗粒组成，表面均方根粗糙度和高度落差均小于单一Ti02薄膜。由于量子尺寸效应，复合薄膜的光学吸收边发生蓝移。Si02的引入可显著提高薄膜的亲水性，且经紫外灯照30min后，Si／Ti摩尔比为20％和33．3％的薄膜样品表面水接触角分别为10和30，达到超亲水性

3、。Ce02．Ti02薄膜表面由较小的球状颗粒组成，薄膜表面比较平整。适量Ce02(Ce／Ti=5％和10％)的引入可导致薄膜光学吸收边红移。Ce02的引入可提高薄膜的亲水性，且薄膜的水接触角随着Ce／Ti摩尔比的增加而减小。Ce02一Si02．Ti02薄膜表面也由较小的颗粒组成，薄膜表面比较平整。对于Si／Ti=10％的三元复合薄膜，光学吸收边均出现红移。薄膜的亲水性也得到了显著提高，经紫外灯照射30min后Si／Ti=20％的薄膜表面水接触角分别为50、40和30，均达到超亲水性。关键词：Ti02，Si02，Ce02，复合薄膜，亲水性

4、硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTAsatypicaln—typesemiconductorwithwidebandgap，titaniumdioxide(Ti02)hasgoodchemicalstability,notoxicityandgoodphoto-catalyticproperty．WhileTi02thinfilmmaterialsnotonlyhavetheseadvantages，butalsohaveaspecialpropertythatissuperhydrophility．NowTi02thinfi

5、lmshavebeenwidelyusedinthefieldssuchassewagetreatment，anti—bacterialdisinfectant，antifoggingandself-cleaningandsolarcellsetc．Inthispaper,threeseriesofuniformandtransparentnano—Zi02thinfilmsdepositedonglasswerepreparedbysol-·geldip··coatingtechnology,includingSi02一Ti02，Ce

6、02一Ti02andCe02-Si02-Ti02thinfilms．Theas-synthsizedsampleswerecharacterizedbyX—raydiffraction(XRD)，Atomicforcemicroscopy(AFM)，X—rayphotoelectronspectroscopy(XPS)．Ultravioletvisible(UV-vis)spectraandwatercontactanglemeasurementwereusedtoanalyzetheopticalandhydrophilicprope

7、rties．TheeffectsofCe02andSi02additivesonthestructure，morphology,andchemicalelement，opticalandhydrophilicpropertiesof'ri02thinfilmswereinvestigatedandtherelatedmechanismswerediscussed．Si02一Ti02thinfilmwascomposedofsmallerparticlesbecauseSi02inhibitedthegrowthofTi02graindu

8、ringthermaltreatment，andthesurfacewassmootherandtherootmeansquareroughnessandpeaktopeakforthefilmwassma