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《浙江理工大学》 2010年
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CuO薄膜和Cu/TiO_x复合薄膜的制备与表征

徐蕙  
【摘要】: 以TiO_2为原料制备的光催化纳米材料可以用于降解有机物、杀菌消毒、污水处理、防结雾以及自清洁等,成为环保纳米材料研究的热点。光催化效率取决于光生电子-空穴对的复合,在半导体表面淀积贵金属(或过渡金属)构成肖特基势垒,通过俘获激发电子可以抑制电子-空穴对的复合,从而提高其光催化性能。Cu是一种常见的导电性优良的金属,其氧化物CuO是常见的p型半导体材料,也是一种间接带隙半导体材料,室温下带隙为1.2eV,具有独特的电、磁、催化特性。若将Cu~(2+)掺杂进入TiO_2晶格,则可提供较多的电子-空穴对,提高TiO_2薄膜的光学利用率。本论文采用溶胶凝胶法制备CuO薄膜,另外,还采用Cu靶与TiO_2靶双靶共溅射,通过控制两者的比例,获得性能最优化的Cu/TiO_x复合薄膜。采用X-射线粉末衍射、X-射线光电子能谱等技术手段对不同条件下制备的薄膜进行表征,研究了制备条件对薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能和亲水性能等方面的影响。取得如下结果: 1.研究溶胶-凝胶法分别在普通玻璃、石英玻璃和硅片表面制备CuO薄膜的工艺条件,发现涂覆次数、退火温度以及衬底对CuO薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能具有直接影响。在普通玻璃上多次沉积,采用逐级升温的退火方法制备的薄膜表面形貌最好。CuO薄膜的禁带宽在2.48eV左右。 2.研究Cu/TiO_x复合薄膜制备条件,如:溅射气氛、溅射时间等对Cu/TiO_x复合薄膜晶体结构、表面形貌、光学性能和亲水性的影响。溅射气压为1.0Pa,溅射时间为1.5h,Cu溅射功率为21W的条件下制备的Cu/TiO_x复合薄膜粒径均一,排列紧密,表面形貌较好。热处理后,可以改善薄膜表面形貌。 3.随着溅射时间的增加,Cu/TiO_x复合薄膜对紫外光吸收强度逐渐增加,且吸收波长呈现出明显的红移。Cu的溅射功率的增加也发生了光波吸收红移的现象。而溅射气氛中氧气的加入,对薄膜的生长不利,薄膜对紫外光几乎没有吸收。在较优条件下制备的复合薄膜具有优异的亲水性能,其在热处理后水的接触角为20.1°。薄膜表面的粗糙度、热处理以及薄膜的界面上形成的Cu-O-Ti键等因素对薄膜的亲水性能有较大影响。
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.2

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【引证文献】
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【参考文献】
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