納米晶二氧化錫復(fù)合薄膜的制備及其光催化性能研究.pdf

1、二氧化錫是一種非常重要的寬能級n型半導(dǎo)體金屬氧化物(禁帶寬度為3.6 eV)由于其具有良好的氣敏性能和獨特的光學(xué)、電學(xué)性能，在氣敏元件、氣體傳感器、電極材料及太陽能電池等多種領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。然而隨著人們對二氧化錫的進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)它也是一種很好的光催化劑，越來越多的人將其應(yīng)用到光催化領(lǐng)域。光催化作用是在具有較高能量的紫外光照射下激發(fā)產(chǎn)生的，但是由于二氧化錫具有較寬的能級，因此只有較小波長的紫外光才能激發(fā)它的光催化作用，使得其對太

2、陽光的利用率較低。另外，在光催化的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的光生電子-空穴對因為不穩(wěn)定而很容易復(fù)合，這也限制了二氧化錫光催化作用的發(fā)揮。
　　所以，為了更好的發(fā)揮二氧化錫在光催化領(lǐng)域中的作用就必須解決兩個方面的問題:一、減小禁帶寬度;二、降低光生電子-空穴對的復(fù)合率。
　　本文主要通過離子摻雜和復(fù)合薄膜的構(gòu)建實現(xiàn)了對二氧化錫薄膜的改性，具體研究內(nèi)容如下:
　　1.納米晶二氧化錫復(fù)合薄膜的制備及其性能測試
　　本實驗過程

3、中以二水合氯化錫為錫源，以二水合醋酸鋅為鋅源，均采用溶膠-凝膠法分別制備出SnO2膠體和ZnO膠體。將制備好的以上兩種膠體按照不同的體積比進(jìn)行混合成復(fù)合膠體，然后通過檢測對酸性品紅的降解程度找到最佳的體積配比即為我們需要的SnO2/ZnO復(fù)合膠體。利用浸漬提拉法使SnO2膠體和SnO2/ZnO復(fù)合膠體分別附著在玻璃片上制成不同的薄膜，采用外摻法將B、F、Fe、Co、Ag、La等離子以單摻或者雙摻的形式摻雜在上述薄膜表面，將摻雜后的薄膜在

4、550℃高溫條件下焙燒1h，通過對酸性品紅的降解找到最佳的單摻或者雙摻離子濃度。在最佳配比和雙摻條件下進(jìn)一步對較難降解的土霉素、甲醛進(jìn)行降解后發(fā)現(xiàn)經(jīng)過了薄膜復(fù)合以及離子摻雜等改性措施之后SnO2的光催化性能有了顯著地提高。
　　2.納米晶二氧化錫復(fù)合薄膜的表征
　　本實驗使用熒光發(fā)射光譜儀(PL)、紫外-可見分光光度計(UV-vis)、X射線衍射儀(XRD)、場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、氮氣吸附-脫附儀(BET)等一系列

5、手段對于SnO2/ZnO復(fù)合薄膜的光學(xué)性能及結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行表征。其中PL和UV-vis的表征結(jié)果說明經(jīng)過摻雜改性后的SnO2/ZnO復(fù)合薄膜在光催化過程中產(chǎn)生的光生電子-空穴對的復(fù)合率得到大大的降低而且擴(kuò)大了SnO2光吸收響應(yīng)范圍。FE-SEM和BET的表征結(jié)果說明經(jīng)復(fù)合摻雜改性后的薄膜表面粒子分布比較均勻并且顆粒變小比表面積增大，這些改變對于光催化都是有利的。
　　3.光催化作用機(jī)理的探討
　　SnO2屬于n型半導(dǎo)體，具有較