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磁控溅射法制备二氧化钛半导体薄膜的光致催化和亲水特性研究

张世权  
【摘要】:二氧化钛薄膜材料由于其具有较好的光致催化和亲水特性,在环境污染,自清洁材料等较多领域里有着广泛的应用前景。但是由于其制备方法较多,各种不同的制备方法所制备得薄膜的特性也有所不同,而溅射法制备得薄膜较致密,不容易脱离,有利于薄膜的附着,这种方法有利于各种催化薄膜以及自清洁材料的制备。 本研究采用溅射法制备二氧化钛薄膜。首先研究了不同制备条件下的薄膜的结构及催化特性的变化规律。通过对薄膜表面形貌,可见光透过率,X射线衍射谱的分析以及对薄膜光催化性能进行了测试。 衬底温度直接影响着薄膜的结晶程度,400度下生长得薄膜具有较好的光催化特性;溅射时间对薄膜的结晶以及光催化特性影响较大,随着溅射时间的增大薄膜的光催化特性增加,结晶程度明显提高,并且薄膜的表面粗糙度提高;溅射总气压对薄膜的溅射速率、表面形貌、晶体完整性都有很大的影响,在较高的溅射气压下能够获得较少缺陷的薄膜,有较好的光催化作用;反应溅射中氧分压对薄膜的影响也很大,较高的氧气分压有助于较好结晶的二氧化钛薄膜的生成。 为了提高薄膜的光催化特性,采用共溅射法在纯二氧化钛表面镀银,不同的溅射时间在薄膜表面形成了不同形貌的银颗粒,通过表面形貌和光催化性能测试得知一定的镀银时间有助于薄膜光催化性能的提高。 最后测试了薄膜的亲水特性,在紫外光的照射下,薄膜均表现出了较强的亲水特性,并且表面镀有一定量的银后随着紫外光照薄膜和水的接触角减小变得更快,在5分钟后就可以小于10度。


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