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氮掺杂二氧化钛薄膜的制备及其光催化特性的研究

2020-11-24阅读(185)

氮掺杂二氧化钛薄膜的制备及其光催化特性的研究

论文摘要

本研究工作采用两种方法制备氮掺杂二氧化钛薄膜，并且对氮掺杂和纯TiO2薄膜的性能进行对比研究。1、采用陶瓷TiO2靶，通过射频磁控溅射制备TiO2薄膜，然后对制备的薄膜样品进行两种方式的退火处理，从而得到N掺杂TiO2薄膜和纯TiO2薄膜。一是把薄膜样品放到通有氨气的气氛退火炉里分别进行400和550℃的退火处理，以制备TiO2-xNx薄膜；二是在大气环境下对薄膜样品分别进行400和550℃的处理，得到TiO2薄膜。采用XPS、XRD、AFM和UV-Vis吸收谱对TiO2-xNx薄膜和TiO2薄膜的性能进行了对比表征，并且采用光催化降解苯酚对比研究两种薄膜的光催化特性。结果表明：采用氨气气氛退火成功制备了TiO2-xNx薄膜，部分N进入了TiO2薄膜晶格，并且以N-O键形式存在；XRD分析发现，氨气气氛的退火处理有利于二氧化钛薄膜的晶化；UV-Vis吸收谱可以看到NH3气氛400℃退火处理的TiO2-xNx薄膜与TiO2薄膜情况相比较，吸收边从380nm红移到了420nm，具有了一定的可见光区吸收平台，并且光催化降解苯酚的效率也相对较高，表现出较好的可见光光催化特性。2、采用金属Ti靶，在反应溅射制备薄膜的过程中通入不同的气体以制备TiO2-xNx薄膜和TiO2薄膜。在溅射制备薄膜时通入氩气、氧气和氮气三路气体以制备TiO2-xNx薄膜：在溅射制备薄膜时通入氩气和氧气两路以制备TiO2薄膜。然后对制备的薄膜进行300、400、500℃的退火处理。采用XPS、XRD、SEM和UV-Vis吸收谱对TiO2-xNx薄膜和TiO2薄膜的性能进行了对比表征，并且采用光催化降解苯酚对比研究两种薄膜光催化特性。结果如下：此方法同样成功制备了TiO2-xNx薄膜，部分N进入了TiO2薄膜晶格，并且以N-O键形式存在；TiO2-xNx薄膜和TiO2薄膜相对比，晶型和表面形貌虽然没有什么太大的区别，但通过UV-Vis吸收谱图可以看到经过400℃退火处理的TiO2-xNx薄膜吸收带边从TiO2薄膜的400nm红移到455nm，光催化降解苯酚测试也证实了400℃退火处理的TiO2-xNx薄膜光催化性能最好。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 2的概述'>1.1 TiO2的概述
  • 2光催化材料的制备方法'>1.2 TiO2光催化材料的制备方法
  • 2的晶体结构'>1.3 TiO2的晶体结构
  • 2光催化作用机理'>1.4 TiO2光催化作用机理
  • 1.5 有待解决的问题
  • 1.6 本研究的主要内容
  • 第二章 实验设备及检测设备
  • 2.1 实验仪器
  • 2.2 检测仪器
  • 第三章 薄膜的制备方法概述
  • 3.1 溅射镀膜概述
  • 3.2 溅射镀膜的分类
  • 2靶材的制备'>3.3 TiO2靶材的制备
  • 3.4 基片的清洗
  • 2薄膜的制备'>3.5 TiO2薄膜的制备
  • 3.6 真空室的操作
  • 2-xNx薄膜的表征和光催化性能研究'>第四章 气氛退火制备TiO2-xNx薄膜的表征和光催化性能研究
  • 2薄膜'>4.1 射频磁控溅射制备TiO2薄膜
  • 2-xNx薄膜'>4.2 气氛退火制备TiO2-xNx薄膜
  • 4.3 薄膜的表征
  • 2-xNx薄膜与TiO2薄膜的光催化测试'>4.4 TiO2-xNx薄膜与TiO2薄膜的光催化测试
  • 4.5 本章结论
  • 2-xNx薄膜的表征和光催化活性研究'>第五章 反应溅射制备TiO2-xNx薄膜的表征和光催化活性研究
  • 5.1 薄膜的制备和退火处理
  • 5.2 薄膜的表征
  • 2-xNx薄膜与TiO2薄膜光催化测试'>5.3 TiO2-xNx薄膜与TiO2薄膜光催化测试
  • 5.4 本章结论
  • 第六章 结论
  • 第七章 将来有待进行的工作
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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