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电弧离子镀纳米二氧化钛薄膜的制备及相关特性研究

袁永  
【摘要】:本文利用电弧离子镀成功制备TiO_2纳米薄膜材料,并对其相关特性进行了研究。 通过原子力显微镜(AFM)和X射线衍射仪(XRD)检测TiO_2薄膜表面形貌的分布、大小、形状及晶体结构等,讨论退火对薄膜晶体结构,晶粒大小、平整度等影响。激光拉曼光谱仪(Raman)的检测结果进一步表明未经退火处理时薄膜为非晶态晶体结构,经过500℃退火转变为锐钛矿结构。采用紫外—可见分光光度计(UV—Vis)分析TiO_2薄膜的禁带宽度,研究退火处理对薄膜吸收边的影响,及对薄膜紫外—可见光的吸收能力的影响。 研究TiO_2薄膜表面的光催化性能,其中包括结合4—氨基安替比林直接光度法测量TiO_2薄膜在紫外线照射下对苯酚的降解效率;及采用定波长的方法,直接测定TiO_2薄膜对罗丹明、甲基橙、亚甲基蓝等一些染料的降解效率。 采用定量液滴近似计算的方法研究TiO_2薄膜在紫外光照射下表现的超亲水性能,讨论退火温度对亲水性的影响、及紫外线照射下TiO_2薄膜的亲水性能。 实验结果表明,电弧离子镀能够成功制备透明均匀的纳米TiO_2薄膜。同时证明锐钛矿结构的TiO_2薄膜比非晶态的薄膜有更好的光催化性能、亲水性能、紫外—可见吸收能力。


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