微弧氧化法制備n摻雜tio2薄膜及其光催化應(yīng)用研究

1、摘要環(huán)境污染和能源危機(jī)是當(dāng)前人類面臨的兩大問題，光催化技術(shù)有望成為解決環(huán)境和能源問題的有效方式，其工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，利用自然光即可催化分解細(xì)菌和污染物，且具有高催化活性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，而高效可見光納米材料設(shè)計(jì)、合成及應(yīng)用己成為材料科學(xué)、表面化學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文采用微弧氧化法制備N 摻雜T i 0 2 薄膜，通過掃描電子顯微鏡( S E M ) 、X 射線衍射儀( X R D ) 、紫外一

2、可見分：光光度計(jì)和拉曼光譜等分析儀器分析了N 摻雜T i 0 2 薄膜的組織結(jié)構(gòu)、物相組成和能帶特征等，將其作為降解亞甲基藍(lán)溶液的光催化劑，進(jìn)行可見光光催化降解研究，為處理實(shí)際的廢水污染提供一種高效且經(jīng)濟(jì)可行的方法。微弧氧化法制備的T i 0 2 薄膜由金紅石相和銳鈦礦相組成。微弧氧化階段，脈沖頻率對(duì)薄膜的組分、能隙、孔隙率和表面粗糙度都有很大的影響，而生長(zhǎng)時(shí)間則只通過小顆粒堆積影響薄膜的表面粗糙度。高頻條件下薄膜中銳鈦礦相含量比低頻情

3、況稍高，單次脈沖期間反應(yīng)生成物的溫度是控制銳鈦礦相與金紅石相比例的主要因素；而在低頻情況下氮摻雜引起的帶隙變窄現(xiàn)象則更明顯。氮摻雜能使T i 0 2的禁帶變窄，可見光吸收增強(qiáng)。N 摻雜T i 0 2 光催化劑具有良好的活性，在可見光下，1 2 0 m i n 對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的脫色率在4 5 ％以上。關(guān)鍵詞： 微弧氧化，光催化，二氧化鈦，氮摻雜，亞甲基藍(lán)o fp a r t i c l e s ．I nh i g h e rf r e q

4、 u e n c yc o n d i t i o n s ，T i 0 2f i l m sh a v em o r ea n a t a s ep h a s e t h a n r u t i l e p h a s e ，w h i c h c a n b e a t t r i b u t e d t o t h e c o n t r o l o fo u t g r o w t h t e m p e r a t u r

5、e d u r i n g o n e p u l s e ．w h i l e i n l o w e r f r e q u e n c yc o n d i t i o n s ，t h eb a n dg a p n a r r o w i n go f N d o p e dT i 0 2f i l m sb e c o m e m o r eo b v i o u s ．N —d o p i n gc o u l dn a

6、r r o w t h eb a n dg a p ，a n de x t e n dt h ea b s o r p t i o ne d g e o fT i 0 2 ．N —d o p e dT i 0 2 p h o t o c a t a l y s i s b y m i c r o a r co x i d a t i o n h a sh i g h v i s i b l e l i g h t p h o t o c

7、 a t a l y s i s a c t i v i t y , t h e d e g r a d a t i o n r a t e o fm e t h y l e n e b l u e s o l u t i o n i s m o r et h a n 4 5 ％u n d e rv i s i b l e l i g h t a f t e r1 2 0 m i n ．K E YW O R D S ： m i c r