過渡和稀土金屬摻雜TiO-,2-薄膜的制備及性能研究.pdf

1、TiO2因其有較寬的禁帶寬度、氧化能力強、催化活性高，以及生物、化學(xué)、光化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)勢一直處于光催化研究中的核心地位。作為一項新的環(huán)境污染治理技術(shù)，TiO2半導(dǎo)體光催化的研究、應(yīng)用和開發(fā)日益受到重視，并已取得了許多突破。 本文為了改善TiO2的性能，主要做了以下工作： 1）用溶膠－凝膠法在玻璃載體上制備了不同金屬元素摻雜的納米TiO2薄膜，其中包含了鐵、錳、鑭、鍶、鈰等十來種金屬元素摻雜的一元、雙元、三元和不同比例摻

2、雜的薄膜樣品。 2）用原子力顯微鏡（AFM）觀察TiO2薄膜摻雜前后的表面形貌圖，發(fā)現(xiàn)薄膜表面比較平整，薄膜的顆粒尺寸在納米范圍，顆粒大小在20nm-35nm，高度差在4個納米以內(nèi)。 3）對樣品進行紫外可見光譜測試，結(jié)果表明不同金屬離子摻雜可以改變TiO2薄膜的紫外吸收邊和可見光吸收度，例如：金屬鐵、錳、鍶、鑭和鈰等元素摻雜可以使薄膜的吸收邊明顯紅移并增強薄膜對可見光的吸收，而鎘元素摻雜導(dǎo)致薄膜的光譜出現(xiàn)藍移現(xiàn)象并且對可

3、見光的利用也減小，薄膜的厚度和元素共摻的結(jié)果使吸收光譜有加強也有減弱。 4）對薄膜的紅外光譜測試分析發(fā)現(xiàn)TiO2薄膜與體材相比，因為納米粒子的一些特性，比如大的比表面導(dǎo)致了平均配位數(shù)下降，不飽和鍵和懸鍵增多，與常規(guī)大塊材料不同，其紅外光譜有很大的區(qū)別。 5）測量了樣品電容Cp、損耗因子D和復(fù)阻抗隨頻率f的變化。根據(jù)薄膜電容頻譜圖發(fā)現(xiàn)TiO2薄膜在低頻區(qū)隨著頻率f的增加，其電容Cp和損耗因子D急劇下降，當頻率增大到一定程度