低氣壓等離子體制備及處理二氧化鈦薄膜的研究.pdf

1、二氧化鈦薄膜廣泛應(yīng)用于空氣和水體凈化，太陽能電池和自清潔等領(lǐng)域。制備TiO2常用方法有:溶膠-凝膠法、物理氣相沉積法和化學(xué)氣相沉積法等，本論文采用低氣壓等離子體，室溫下，開展了沉積具有光催化活性的TiO2薄膜以及對所制備的薄膜進(jìn)行等離子體處理的研究，得到如下的結(jié)果:
　　1.通過電學(xué)測量和發(fā)射光譜診斷對放電過程進(jìn)行研究。在純氬氣，氬氣和氧氣以及鈦酸四異丙酯（TTIP）和氬氣和氧氣這三種放電體系中，放電功率均隨輸入功率的增加呈現(xiàn)線性

2、增長的關(guān)系，而TTIP分壓和氧分壓對放電功率基本無影響，放電功率在3W～4 W之間變化。對于這三種放電體系的發(fā)射光譜進(jìn)行診斷，其結(jié)果顯示:在純Ar放電中，增加Ar的流量，Ar原子激發(fā)溫度降低，但是它的譜線強(qiáng)度增強(qiáng)。在Ar+O2和TTIP+Ar+O2放電中，增加氧分壓，激發(fā)溫度緩慢下降，但是隨著輸入功率的增加，Ar原子激發(fā)溫度和氧原子譜線強(qiáng)度依次緩慢增加。
　　2.采用低氣壓等離子體，室溫，以鈦酸四異丙酯為鈦源，氧氣為氧源，研究反應(yīng)

3、條件對制備的二氧化鈦薄膜性質(zhì)的影響。在實(shí)驗(yàn)所考察的范圍內(nèi)其結(jié)果為: TiO2薄膜的光催化活性隨著氧氣分壓、TTIP分壓、輸入功率和沉積時間的增加先升高到最大值33％后，緊接著就會呈現(xiàn)下降的趨勢。傅里葉紅外吸收光譜顯示所制備的薄膜含有羥基官能團(tuán)，羥基的含量與薄膜光催化活性相對應(yīng)，羥基含量增多，其活性增強(qiáng)，這表明羥基是影響薄膜光催化活性的主要因素，薄膜的紫外可見吸收光譜在365 nm處吸光度的高低也與薄膜的光催化活性的高低相一致。
　

4、　3.經(jīng)過對制備薄膜的實(shí)驗(yàn)條件的考察，選用一個光催化活性最好的條件制備薄膜，將所沉積的薄膜進(jìn)行N2和O2等離子體處理，450℃焙燒處理，結(jié)果表明:與未處理的相比，經(jīng)過N2等離子體處理后薄膜的光催化活性由33％提高到55％，且與450℃焙燒后它的光催化活性基本一樣，而經(jīng)過O2處理后薄膜的活性略微有點(diǎn)下降。XRD譜圖表明經(jīng)過熱處理和N2處理后有微弱的銳鈦礦相特征峰出現(xiàn)。用N2處理后，TiO2薄膜的活性隨輸入功率和處理時間的變化規(guī)律呈現(xiàn)出先增