TiO-,2--SiO-,2-復合薄膜的制備與表征.pdf

1、二氧化鈦(TiO2)具有良好的光催化性和親水性能，并由于其化學穩(wěn)定性好、反應(yīng)活性高，成本低而受青睞。光催化TiO2材料可用于降解有機物、殺菌消毒、污水處理、空氣凈化、防霧玻璃、自清潔玻璃等方面，已成為環(huán)保納米材料研究開發(fā)的一個熱點。
　　 本文采用射頻磁控濺射方法制備了納米TiO2薄膜和TiO2/SiO2復合薄膜。采用XRD、AFM、UV-Vis、液滴形狀測試儀等手段系統(tǒng)研究了制備條件如濺射氣氛、濺射時間等對納米TiO2薄膜和T

2、iO2/SiO2復合薄膜晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、光學性能、親水性能等方面的影響，以及SiO2摻雜量對這些性能的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 1.射頻磁控濺射制備納米TiO2薄膜的性能研究
　　 室溫下制備納米Tio2薄膜呈無定型，500℃條件下熱處理1h后出現(xiàn)銳鈦礦相，升高熱處理溫度未出現(xiàn)金紅石相，濺射氣氛中適當?shù)难鯕庥欣诒∧ぞО刂鴆方向生長。熱處理前TiO2顆粒較大，熱處理后顆粒變小，薄膜更加致密，隨著氧氣含量

3、的增加，薄膜顆粒變小，邊界模糊，表面粗糙度變小。TiO2薄膜在可見光范圍有很好的透光度，在紫外光區(qū)域有明顯的吸收，熱處理之后吸收限未有明顯變化，隨著氧氣含量增加，薄膜對紫外波段光波吸收強度變?nèi)酰冶∧さ墓獠ㄎ障蕈薵向短波方向移動，即吸收波長呈現(xiàn)出明顯的“藍移”。制備出的TiO2薄膜在自然條件下不具有超親水性。隨著濺射氣氛的改變，接觸角的變化不大，熱處理之后接觸角較熱處理前有所減小。
　　 2.射頻磁控濺射制備TiO2/SiO2

4、復合薄膜的性能研究
　　 濺射功率200W濺射5h的條件下制得的TiO2/SiO2復合薄膜表面形貌較好，顆粒形狀比較規(guī)則，邊界清晰，粒徑尺寸均一，在稱底上分布很均勻致密。熱處理和適當?shù)腟iO2含量能改善薄膜表面形貌。同時，證實了適量引入SiO2后，減小了TiO2薄膜的晶粒尺寸，提高了TiO2薄膜的成膜質(zhì)量，使薄膜的比表面積增加。SiO2的加入抑制了TiO2晶相的形成。
　　 TiO2/SiO2復合薄膜對紫外波段光波吸收強

5、度與鍍膜時間成正比，與氧氣含量成反比。隨著氧氣含量的降低，薄膜的光波吸收限λg向長波方向移動，即吸收波長呈現(xiàn)出明顯的“紅移”。隨著Si、Ti摩爾比的增加，薄膜的光波吸收限λg向短波方向移動，即吸收波長呈現(xiàn)出明顯的“藍移”。
　　 濺射功率為200W濺射5h的條件下制得的TiO2/SiO2復合薄膜具有自然超親水性，隨著濺射氣氛中氧氣含量的減少，熱處理前薄膜的接觸角減小，隨著靶材中SiO2含量的增加，薄膜的接觸角越來越小，，硅鈦比為