TiO,2及其掺杂膜的制备、结构及性能研究

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1、硕士论文Ti02及其掺杂膜的制备、结构及性能研究摘要Ti02化学稳定性好、无污染、成本低廉、光催化活性高，是目前最具开发前途的催化剂。然而，由于Ti02光催化剂主要依赖于紫外光，对可见光的利用率低，因此限制了它的应用。为了提高Ti02在可见光区范围的吸收，必须对其改性。本文采用电子束蒸发法分别制备了掺杂Fe、Cu、A1的Ti02薄膜，研究主要工艺参数：掺杂元素种类和含量、基底材料及退火温度对薄膜成分、结构和形貌的影响。借助原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、X射线衍射(XI国)和X射线光电子能谱(XPS

2、)等测试手段对薄膜的表面形貌、晶型结构和成分进行了表征，用紫外．可见分光光度计(UV二Ⅵs)测试Ti02薄膜的吸光度，研究不同元素的掺杂对薄膜可见光吸收范围的影响。结果发现，金属离子的掺杂抑制了Ti02薄膜晶型的转变，并且掺杂后的Ti02薄膜吸收带边发生红移，扩展了其吸收波长的范围。采用电子束蒸发法制备了掺杂B的Ti02薄膜，探讨了在普通玻璃片、石英玻璃和陶瓷三种不同基底及不同退火温度下对薄膜成分、结构和形貌的影响。研究表明，在石英基底上制备的B．Ti02薄膜效果最好，同时B的掺杂也扩展了薄膜的吸收波长范围。将所制备的掺杂Ti02薄膜

3、分别以一定比例添加到甲基橙溶液中，通过光催化实验研究其在不同光源、不同甲基橙初始浓度条件下的降解率，分析薄膜的制备工艺参数对其光催化作用的影响。关键词：二氧化钛薄膜，掺杂，电子束蒸发，晶体结构，光催化性能Abstract硕士论文Ti02isregardedasthemostpromisingcatalyticduetoitsnaturestability,avirulent，low-costandhi．ghphotocatalystactivity．However,ithighphotocatalystperformancestron

4、glydependOiltheirritationoftheUVlightwhiletheutilizationofthevisiblelightislimited，whichseverelylimititsapplication．Inordertomakefulluseofthesolarrays，thetitaniumdioxidemustbemodified．Inthispaper，Fe，Cu,Al-dopedtitaniumdioxide(Ti02)thinfilmswerepreparedbyelectronbeamevap

5、orationmethod．Theinfluenceofsubstratematerial，dopingions，doppingconcentrationandannealingtemperature，ere．onthecomponent，structureandtheactivitiesoftheas-preparedTi02filmswereinvestigated．AtomicForceMicroscope(AFM)，ScanningElectronMicroscopy(SEM)，RamanSpectroscopy,X-rayD

6、iffraction(XRD)andX-rayPhotoelectronsSpectroscopy()(PS)wereemployedtOcharacterizethesurfacemorphology，thecrystalstructureandthecomponentofthesample．InordertOanalysistheeffectofdopingdifferentmaterialsionsonthevisibleabsorptionrangeofTi02thinfilms，UV-Visspectroscopywasus

7、edtOtesttheabsorption．ResultsshowedthatdoppingofmetalelementshinderedphasetransferofTi02，restrainedgrowthofTi02particlesandleadtoredshiftoftheabsorptionlimitofdoppingTi02thinfilms，andexpansionofabsorbedwavelengthsscope．TheB-dopedTi02filmswerepreparedbyelectronbeamevapor

8、ationforfurtherresearch．Theimpactofdifferentsubstrates(suchasquartz，glass，ceramic)andannealingtemperatureonthe