直流反應磁控濺射制備Cu2O-TiO2復合薄膜及其光催化性能的研究.pdf

1、近年來，半導體氧化物光催化成為最熱門的研究領域之一。半導體材料TiO2具有無毒，化學性質(zhì)穩(wěn)定，廉價，降解有機物徹底等優(yōu)點,被廣泛地應用于光催化領域。但是TiO2是一種禁帶寬度較大的n型半導體材料，只能被紫外光所激發(fā)，太陽能的利用率大大降低，另外光激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴復合率較高，使得光催化效率也難以提高。大量研究表明，將TiO2與某些窄帶半導體進行納米尺度上的復合，利用兩種半導體導帶和價帶的能帶位置不同，不僅可以提高電子空穴的分離率，還可

2、以提高太陽光的利用率，增強穩(wěn)定性。Cu2O是一種禁帶寬度較窄的p型半導體，禁帶寬度約為2.2eV，能被可見光激發(fā)，具有良好的光催化性能，無毒且廉價。
　　本論文主要工作是采用直流反應磁控濺射法在載玻片基底上制備Cu2O、TiO2單一薄膜及Cu2O/TiO2復合薄膜。利用X射線能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)等測試技術來對薄膜的組分、結構、表面形貌等微觀性能進行表征。采用氙燈作為光源，測定了各種薄膜

3、對亞甲基藍(MB)的光催化降解率。XRD的結果表明，Cu2O在濺射的過程中，晶體的生長存在擇優(yōu)現(xiàn)象，通過實驗證明，不同的晶面對亞甲基藍的光催化作用不同，(111)的光催化作用要優(yōu)于(110)和(220)晶面，所以應該將濺射時間控制在5min內(nèi)。對Cu2O/TiO2復合薄膜來說，當TiO2含量不變即功率100W濺射1h時，其光催化效率隨著Cu2O含量的增加出現(xiàn)先提高而后下降，研究表明，當Cu2O含量為2.6％時，光催化效果最好，60min

4、內(nèi)MB的降解率達到了73.6%，這是因為少量的Cu2O提高了復合薄膜對太陽光的利用率并且更有利于電子-空穴的分離，但是過多則會導致電子空穴難以遷移至表面進行反應，從而降低了催化效果。同時對通入氣氛和溶液pH值條件進行了考察，結果發(fā)現(xiàn)通入空氣效果要優(yōu)于N2，因為O2對光生電子的捕獲增大了電子-空穴的分離率，延長了載流子的時間。從pH值的影響來看，堿性條件下要更優(yōu)于酸性條件，這是因為堿性條件下更有利于?OH生成，也易于對MB分子的吸附和空穴