電泳沉積—水熱法制備擇優(yōu)取向TiO-,2-薄膜的研究.pdf

1、近年來以TiO2為代表的半導體光催化技術(shù)越來越成為一種理想的綠色環(huán)境污染治理技術(shù)而受到各界的廣泛關(guān)注。粉體TiO2易失活、易團聚、難以分離和回收等缺點限制了這種形態(tài)材料的廣泛應用，因而現(xiàn)今多以TiO2薄膜作為研究對象。但是常用的薄膜制備工藝難以滿足產(chǎn)物的質(zhì)量及其工業(yè)生產(chǎn)要求。
　　 本文利用電泳沉積及水熱處理復合的方法，采用層狀鈦酸HxTi2-x/4□x/4O4·H2O（HTO）作為薄膜的前驅(qū)體材料，在FTO導電玻璃及Pt基底表

2、面成功制備了具有銳鈦礦（101）面擇優(yōu)取向的TiO2薄膜。利用XRD、SEM、TG-DTA、UV-VIS等分析測試手段研究了薄膜的表面及截面形貌、物相組成、吸熱特性及光譜吸收特性，并探討了電泳沉積、水熱反應機理和光催化反應的相關(guān)影響因素。在電泳沉積過程中，隨著溶液中乙醇含量的增大，膜層生成所需電壓也隨之加大；其它條件一定時，薄膜厚度隨電壓的增大而增厚，但過高的電壓輸入會造成膜層質(zhì)量的下降；與此同時，膜層厚度隨沉積時間的延長而增厚，它們之

3、間開始呈線性增長關(guān)系，而后遵循t1/2—h指數(shù)增長規(guī)律。經(jīng)過上述討論所得的最佳電泳沉積參數(shù)為：在水與乙醇體積比為1:1的懸浮液體系中經(jīng)過50V電壓，30min電泳沉積后，所制得的HTO薄膜厚度為425 nm，結(jié)構(gòu)致密、厚度均勻、表面光滑。由于前驅(qū)體材料的特殊層狀結(jié)構(gòu)以及水熱處理相對溫和的反應環(huán)境使得制備的TiO2薄膜均具有銳鈦礦（101）晶面的擇優(yōu)生長特性。通過對水熱處理環(huán)節(jié)各個影響因素（溶劑種類、pH值環(huán)境、水熱溫度和水熱時間）的討論

4、，發(fā)現(xiàn)強酸、強堿或其它有機溶劑的環(huán)境均不利于HTO→TiO2的轉(zhuǎn)變以及TiO2中理想物相的形成。當水熱溫度在180℃—200℃之間時，HTO前驅(qū)體開始發(fā)生轉(zhuǎn)變。當水熱作用較短時間（小于24h）或者較長時間（大于24h）時，產(chǎn)物的結(jié)晶度和純度均不理想。經(jīng)過上述討論所得最佳水熱處理參數(shù)為：在純水體系（pH=7.1）中，通過200℃的水熱處理24 h后，HTO前驅(qū)體薄膜成功的轉(zhuǎn)化成了具有混合晶型（銳鈦礦相和金紅石相的體積比為3:1）且表面質(zhì)量