Sol-gel法制備摻雜TiO-,2-薄膜及其光催化性能的研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)在環(huán)境治理和太陽能轉(zhuǎn)化等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。在諸多半導(dǎo)體材料中,TiO2由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、成本低及抗光腐蝕等優(yōu)點而備受關(guān)注。由于純TiO2的帶隙較寬,只能吸收太陽光中的紫外部分,且其光生電子與空穴容易復(fù)合,導(dǎo)致光催化活性較低。因此,提高TiO2吸收光譜范圍和光催化量子效率是目前半導(dǎo)體光催化技術(shù)研究的熱點之一。
　　 本文采用sol-gel提拉法在玻璃基片上制備了TiO2納米薄膜,通過摻雜Cr、Fe、Cu

2、等過渡金屬離子對TiO2納米薄膜進(jìn)行改性。利用原子力顯微鏡、紫外可見吸光光度計、熒光分光光度計、X射線光電子能譜儀、X射線衍射儀等研究了TiO2納米薄膜的形貌、結(jié)構(gòu)及其光學(xué)性能。主要結(jié)果如下:
　　 1.采用sol-gel法制備了Cr、Fe和Cu摻雜和純的TiO2納米薄膜。制備的TiO2納米薄膜表面致密,納米顆粒直徑約為20nm～80nm。
　　 2.TiO2納米薄膜晶體結(jié)構(gòu)隨退火溫度的升高由銳鈦礦向金紅石轉(zhuǎn)變,Cr離子

3、摻雜使薄膜晶體相變溫度降低,其降低幅度隨摻雜濃度增大；同時Cr離子摻雜使晶粒細(xì)化。
　　 3.發(fā)現(xiàn)摻雜離子種類、摻雜濃度、退火溫度等顯著影響TiO2納米薄膜的光學(xué)性能。摻雜后的TiO2納米薄膜催化活性明顯增強,離子摻雜后的光催化活性由強到弱的順序為:Cu、Cr、Fe,對應(yīng)的最佳摻雜濃度分別為0.2M、0.2M、0.3M,最佳退火溫度分別為:300℃、400℃、500℃。離子摻雜提高了TiO2納米薄膜的吸收光譜范圍,Cr、Fe、C