非晶態(tài)TiO-,2--Cr（V）薄膜的制備及光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦半導體材料作為光催化的理想材料，得到了廣泛的研究。這些研究都集中在對晶態(tài)TiO<,2>進行的一系列技術改性，極少有對非晶TiO<,2>的研究。而晶態(tài)TiO<,2>的制備存在需要進行熱處理或者在線加溫，同時對基材結(jié)構(gòu)和耐溫性能要求較高等難以克服的缺點。 另外，由于TiO<,2>為寬禁帶半導體，對太陽光的利用局限于紫外部分，離子摻雜可以實現(xiàn)半導體TiO<,2>的可見光吸收。因此，本文中，采用金屬離子摻雜非晶態(tài)二氧化鈦的方法提

2、高非晶態(tài)二氧化鈦的光催化活性。 本文首先簡要介紹了半導體光催化的基本原理，在總結(jié)和評述提高半導體光催化光量子效率和太陽能利用率的各種方法、研究進展、存在的主要問題的基礎上，采用反應磁控濺射法在玻璃基片上制備非晶態(tài)TiO<,2>-M(M為Cr或V)薄膜。 利用現(xiàn)代測試技術，如X射線衍射儀、紫外一可見光分光光度計、X光電子能譜儀、熒光光度計、薄膜厚度測試儀及原子力顯微鏡等，研究分析了薄膜的組分、結(jié)構(gòu)、吸收光譜、熒光光譜、膜厚

3、和表面形貌等。薄膜的光催化活性用薄膜對亞甲基藍以及羅丹明B的降解率來表征，使用紫外燈作為照射源?？疾炝藶R射溫度、相對摻雜量、膜厚、目標降解物溶液pH值以及溶液中H<,2>O<,2>濃度等對非晶TiO<,2>-M薄膜光催化活性的影響。重點在揭示分析非晶TiO<,2>-M薄膜光催化活性的原因。 XRD、XPS、AFM、可見-紫外吸收光譜等研究表明：TiO<,2>-M(M為Cr或V)薄膜為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)；薄膜的可見一紫外吸收光譜表明摻雜引

4、起了TiO<,2>吸收帶邊的紅移，并且計算證實了帶隙的減小。適當?shù)膿诫s量可以產(chǎn)生新的吸收峰，增加對長波段光的吸收，提高光催化效率。分析認為，對非晶TiO<,2>進行適量的M摻雜能有效提高光生載流子在TiO<,2>半導體內(nèi)部的擴散系數(shù)，使得非晶TiO<,2>-M半導體材料具有光催化活性。 通過不同厚度薄膜對亞甲基藍的光催化降解試驗發(fā)現(xiàn)，本試驗得到的非晶態(tài)TiO<,2>-Cr薄膜厚度的閩值為114nm，非晶態(tài)TiO<,2>-V薄膜厚