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纳晶TiO_2薄膜的制备及其半导体性能的研究

王素梅  
【摘要】:二氧化钛纳米材料作为一种新型的功能材料,广泛地应用于光催化处理废水和净化空气、太阳能电池、气体传感器、包装材料、涂料等领域。仿生合成在无机材料的制备领域具有潜在的应用前景,利用模板剂以控制无机材料结构的仿生技术被视为近年来溶胶-凝胶化学发展的新动态。与传统的溶胶-凝胶法相比较,它具有精确控制晶粒尺寸和孔结构的优势。 首先,进行了聚乙二醇引导合成二氧化钛溶胶工艺条件的研究。研究表明,水/钛酸丁酯、乙酰丙酮/钛酸丁酯的制备条件对溶胶的稳定性有着非常重要的影响。 其次,进行了纳米二氧化钛薄膜制备工艺条件的研究,包括烧结温度和保温时间、基片、涂膜次数、聚乙二醇分子量和添加量等。XRD分析发现不同的保温时间制备的二氧化钛的晶体型态不同,SEM分析表明基片的粗糙度和涂膜次数对制备的二氧化钛的表面开裂程度有着重要的影响。随着聚乙二醇的分子量和添加量的增加,二氧化钛的平均晶粒尺寸减小。 最后,研究并分析了二氧化钛纳米薄膜的半导体光学性能、半导体气敏性能及其气敏机理。HRTEM图像表明,二氧化钛薄膜内存在晶界和缺陷。XPS分析表明氧原子过剩,从而导致二氧化钛薄膜内产生金属空穴或氧间隙原子。


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