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磁控溅射法制备TiO_2薄膜及其性质研究

王懿蕾  
【摘要】: 半导体光催化是近30年来发展起来的新兴研究领域,其中TiO_2由于其良好的化学稳定性,抗磨损性,低成本,无毒等特点而成为最具应用潜力的光催化剂。 本文分别以高纯金属钛,二氧化钛为靶材,普通玻璃为基体,氩气为工作气体,采用射频磁控溅射法制备得到金属Ti薄膜和TiO_2薄膜。在空气气氛中退火处理,考察两种靶材对制备得到的TiO_2薄膜结构和形貌的影响。结果发现,两种靶材制得的薄膜均为锐钛矿相,以高纯金属钛为靶材制得的样品颗粒较大,分布较均匀。 为了与普通玻璃基体对照,另选用石英玻璃、ITO玻璃、陶瓷片、Ag条四种材料作为基体,以高纯金属Ti为靶材,采用磁控溅射法制备金属Ti薄膜,并在空气气氛中退火处理,比较不同基体对TiO_2薄膜结构和形貌的影响。 以高纯金属Ti为靶材,改变不同制备参数,如溅射压强、溅射功率、退火温度,考察制备参数对金属Ti薄膜结构和形貌的影响。沉积的金属钛薄膜在空气气氛中,较低温度条件下(400℃~600℃)退火容易向锐钛矿相转变,在较高温度条件下(800℃~1000℃)退火金属钛薄膜开始先生成锐钛矿相转变,接着转变为金红石相。 采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)对薄膜的晶体结构进行了检测;用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)考察TiO_2薄膜表面形貌;用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)测试TiO_2薄膜的透射率,研究不同制备参数对薄膜光学性质的影响。 对所制备的不同参数的TiO_2薄膜进行光催化性能测试。比较不同光源、不同初始甲基橙溶液浓度、不同pH值的甲基橙溶液对溶液脱色率的影响。


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