磁控溅射制备银修饰掺氮二氧化钛薄膜工艺研究

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1、隶劫女·磐硕士学位论文磁控溅射制备银修饰掺氮二氧化钛薄膜工艺研究fYlUllll2lIPIrll6llll2llllJd7lllll6llllll6llllUOPIJUlTHEDEPoSITIoNoFN．DoPEDTITANIUMDIoⅪDEFILMSWITHAGMoDIFICATIoNPREn蝴DBYMAGNETRoNSPUTTERINGADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeri

2、ngBYWangKeSupervisedbyProf．FANGFengSchoolofMaterialsScienceandEngineeringSoutheastUniversityJanuary2014东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均

3、已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：7口化了．肠东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：师签名：摘要二氧化钛是目前研究最广泛的半

4、导体光催化材料之一，其光催化特性可广泛应用于污染物降解、杀菌、自清洁表面等领域。但二氧化钛的禁带宽度较宽，仅能吸收紫外光，其量子效率也较低，这些缺陷限制了二氧化钛在太阳能利用领域的应用，需要对二氧化钛修饰改性以提高其可见光催化活性。本文采用直流磁控溅射法首先制备了掺氮二氧化钛薄膜(TiON)，利用SEM、XRD、XPS、UV-Vis分光光度计和光催化测试系统，研究了氮分压、衬底温度和溅射气压对TiON薄膜形貌、结构、表面元素化学态、光学性能和可见光催化活性的影响规律。在此基础上采用拼靶工艺制备了Ag修

5、饰TiON薄膜，研究了Ag修饰量和衬底温度对Ag修饰TiON薄膜形貌、结构、表面元素化学态、光学性能和可见光催化活性的影响规律。所得结论如下：研究TiON薄膜制备工艺发现：①随氮分压增加，薄膜取向由(101)向(200)转变，表面粗糙度增大。薄膜中替位氮浓度升高，对可见光吸收增强。薄膜可见光催化活性先增大后减小②随衬底温度升高，(004)取向晶粒增加，薄膜致密度提高，对可见光吸收增强。薄膜可见光催化活性先减小后增加③随溅射气压增加，薄膜择优取向改变，表面颗粒由大尺寸卵石状转变为尺寸较小的多边形状，对可

6、见光吸收减弱。薄膜可见光催化活性略有提高。研究Ag修饰TiON薄膜制备工艺发现：①随Ag修饰量的增加，薄膜表面突起的A920颗粒数量增加，薄膜对350．800nm波段光吸收增强。银修饰后可见光催化活性显著提高。②随衬底温度升高，表面A920颗粒数量增加，对350nm．800nm波段光的吸收略有增强。薄膜可见光催化活性提高。根据本文对Ag修饰TiON薄膜工艺参数的研究，我们认为具有最高可见光催化活性的薄膜的制备工艺参数为氮分压80％，溅射气压0．5Pa，衬底温度350℃、Ag修饰量6．76At．％。关键

7、词：二氧化钛薄膜；氮掺杂；银修饰；可见光催化活性AbstractTitaniumdioxide(Ti02)isoneofthemostwidelystudiedsemiconductorphotoeatalystswhichcanbeusedinphotocatalyticdegradationofpollutants，bactericide，self-cleaningsurface，etc．However,itcanjustabsorbultravioletlightaswhichhasawideb

8、andgap，itsquantumefficiencyisalsoverylow．Thesedeficiencieslimittheapplicationoftitaniumdioxideinthefieldofsolarenergyutilization．Soitneedstobemodifiedtoimproveitsvisible-lightphotocatalysis．Inthispaper,nitrogen—dopedtitaniumdioxi