液相沉积法制备tiolt2gt及掺铁薄膜的研究

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1、液相沉积法制备Ti02及掺铁薄膜的研究?摘要，Jn二^近十几年来，光催化氧化应用于环境污染物的治理己经成为环境科学研究的热点。半导体二氧化钛(Ti02)作为一种性能优异的光催化材料，可将许多化学法、生物法无法降解的有机物完全降解为C02、H20及相应无机酸，且成本低廉，不会造成二次污染，使其在废水处理、空气净化、杀菌、自清洁和太阳能转化等方面有着十分诱人的应用前景。由于面D2的光激励条件比较苛刻，使得Ti02薄膜的应用受到一定限制，研究发现金属离子掺杂对Ti02光催化性能有一定的改善。‘液相沉积法(LPD)是近年来发展起来的一种新型制膜方法。用此法只需在适当的反应液中浸入基片，在基片

2、上便会沉积出均匀致密的氧化物或氢氧化物薄膜，成膜过程不需昂贵设备，操作简便，而且液相沉积法容易实现金属离子的掺杂。在本研究工作中，以氟钛酸铵((NH4hTiV6)、硼酸(H3803)、硝酸铁(Fe(N03)3)、氨水(NI-13·H20)和氢氟酸(Ⅲ≯)为主要原料，用液相沉积法在普通载玻片上制备了Ti02及其掺铁薄膜，同时研究了低温制备西02薄膜的新方法一微波辐照液相沉积法。采用X射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段，对薄膜进行了表征。’研究发现，影响成膜的主要因素是基片表面清洁度、反应液温度、反应物浓度以及反应液的pH值。在室温下成膜

3、的最佳条件是氟钛酸铵浓度为0．1mol／L，硼酸浓度为0．2mol／L。微波辐照液相沉积法制备瓢02薄膜的研究发现，本方法能制备出均匀、透明的锐钛矿型Ti02薄膜，所得薄膜有一定的结晶取向；薄膜具有特殊表面形貌，有效增大了Ti02薄膜的比表面积；薄膜具有良好的可见光透过率。对沉积所得Ti02粉体的研究发现，随着辐照时间的增大，Ti02粉体的晶化(锐钛矿)程度明显提高，在微波辐照20分钟后，已经完全晶化。液相沉积法能够制备出表面形貌良好的掺铁Ti02薄膜，铁离子(Fe3+)的引入降低了Ti02的晶化(锐钛矿)温度，同一热处理条件下所得复合薄膜的晶化程度高于Ti02薄膜：同时铁离子的引入

4、抑制了Ti02颗粒的生长，降低了Ti02的平均粒径，提高了薄膜的折射率，使薄膜在可见光区的吸收增强；由于铁离子对可见光敏感，加上铁离子引入后使Ti02结构和表面形态变化，导致薄膜的紫外吸收峰红移，随着掺铁量的增大，红移效果加大；掺铁n02薄膜的亲水性能测试发现，‘铁离子的引入能有效改善面02薄膜的亲水性能，随铁离子的引入量增大，所得薄膜的亲水性能呈现“U”型变化，掺铁量为0．5％(摩尔比)时，薄膜的亲水性能最佳。关键词：Ti02薄膜，掺铁Ti02薄膜，液相沉积，微波辐照液相沉积，性能分析nSTUDYONTHETi02ANDIRONDOPEDTi02THINFILMSPREP!ARED

5、BYLPDM哐THODABSTRACTInrecentdecades，studiesonphotoeatalysishaveattractedconsiderableattention．Titaniumdioxide(Ti02)，whichisoneofthemostbasicmaterialsinourdailylife，hasemergedasanexcellentphotocatalystmaterialforenvironmentalpurification．Inthisthesis，thehistory,principle，problemsandprospectofthep

6、hotoinducedsuper-hydrophilicityandphotocatalyticactivityofTi02filmsarereviewed．Atthesametime，themodifyingmethodsofTi02。photocatalytiealeintroduced．TheapplicationofTi02thinfilmsisrestrictedbyitsinspiritcondition．However,researchersfindthatmetallicionsdopingare；favorableforthephotocatalyticactivi

7、tiesofTi02films．Inrecentyears，onemethodcalledLiquidPhaseDeposition(LPD)hasbeen章developedamongwetchemicalm．ethods．Afterimmersingthesubstrateincertainsolution，uniformandcompactthinfilmofoxideorhydroxidewillbeobtainedonthesubstrate．D