APCVD法制备TiO,2薄膜及其光催化活性评价

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1、摘要摘要太阳能转换材料、环境净化材料是当前材料研究的热点，而既是太阳能转换材料、又是环境净化材料的纳米二氧化钛，更是当前材料研究的热点中的热点。小面积的二氧化钛薄膜的制备方法已有大量报道，而大面积薄膜的制备方法却很少报道，尤其是大面积纳米二氧化钛薄膜的常压化学气相沉积制备方法则只有专利报道，本论文则报道在这方面所做的工作。薄膜厚度均匀性是大面积纳米二氧化钛薄膜的首要控制参数，研究结果表明，(1)薄膜厚度均匀性主要依赖于CVD反应器中气流场和温度场的分布，而这些分布都依赖于CVD反应器的结构；(2)薄膜厚

2、度均匀性随着衬底和反应器之间距离的增加而增加。基于以上研究结果，本文设计了一种均布器实现了气流场和温度场的均匀分布，从而改善了薄膜厚度的均匀性。沉积速率是薄膜制备技术研究中主要研究参数，研究表明，(1)在一定温度范围内，沉积速率随着衬底温度的升高而增加：(2)沉积速率随着气氛中水蒸气和氧气浓度的增加而增加，直至饱和；(3)沉积速率随着衬底和反应器之间的距离的增加而减小；(4)衬底和反应器之间的最佳距离大约为8mm。论文还讨论了沉积温度、热处理时间对光催化活性的影响，以及衬底温度对薄膜结构的影响。随着衬底

3、温度的升高，薄膜逐渐从无定形相转变为锐钛矿相，进而为金红石相。对于本文制备的薄膜，XRD显示，300℃时为无定形相，600℃时，大部分为锐钛矿相，650℃时，金红石相多于锐钛矿相。关键词：纳米，二氧化钛，薄膜，APCVD，光催化，浮法玻璃，表面AbstractInvestigatingmaterialsforphotoelectrochemicalsolarenergyconversionorcleaningenvironmentisfocusedrecently．Technologymakingtit

4、aniumdioxide，whichismaterialsforsolarenergyconversion，andalsoonesforcleaningenvironment，isfocusedmorethanothers．ManydiscussionsonpreparingTi02filmswerereported．Butdiscussiononmakinglargeareafilmishardlystudied．FormakinglargeareaTi02film，inparticular,only

5、thepatentswerereported．ItisstudiedinthepaperthatTi02filmsoflargeareaaremadeusingchemicalVapordeposition(CVD)inatmosphere．Uniformityinthicknessoffilmisconsideredfirstinmakinglargeareafilms．Studyshowsthat(1)theuniformityismainlydependentondistributionsinga

6、sflowandtemperaturefieldinCVDreactor．Andthedistributionisdependingonthestructureofthereactor；and(2)asthedistancebetweensubstrateandnozzleincreases，theuniformityisgettingbetter．ACVDreactorofspecialstructureforimprovingtheuniformitywasproposedbasedontheres

7、ultsabove．Depositionrateisanimportingparametertotechnologymakingfilms．Studyshowsthat(1)depositionrateincreaseswithsubstratetemperatureincreaseduntilacertaintemperature；(2)itincreaseswithconcentrationofwatervaporandoxygenincreaseduntilsaturation；(3)asthed

8、istancebetweensubstrateandnozzleincreases，thef‘tepositionratedecreases；and(4)theoptimumdistancebetweensubstrateandnozzleisabout8mmforgettingthefilmofuniformitythicknesswithgreatdepositionrate．Inaddition，influenceofdepositi