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大气压沿面介质阻挡放电制备TiO_2薄膜的研究

陈中明

   TiO2是一种具有高光催化活性、无毒、无害、化学性质稳定的半导体光催化材料。在紫外光下,TiO2具有很高的光催化氧化能力和很好的亲水性。在光催化剂、抗菌薄膜、自清洁涂层、太阳能电池等材料中有广泛应用,是环境和能源领域的研究热点之一。制备TiO2薄膜的方法很多,然而传统的sol-gel等液相法,制备的薄膜容易龟裂,且废液排放较多,容易对环境造成污染。溅射法等低气压方法需要在真空中进行,设备复杂,成本较高。与其他方法相比,大气压低温等离子体化学气相沉积法具有独特的优点,是一种非常有前途的适于工业化生产的方法。 本实验在大气压下通过等离子体化学气相沉积法,以TiCl4和O2为前驱体,采用沿面介质阻挡放电方式,在运动的玻璃基片上沉积出了均匀的无定形TiO2薄膜。制备的TiO2薄膜在450℃热处理2 h后具有较高的光催化活性,将制备的TiO2薄膜用于在模拟空气中催化氧化HCHO,并以TiO2薄膜将HCHO转化成CO2的百分率来评价其光催化活性,同时考察了相对湿度,总气速等对光催化评价的影响。进一步考察了放电功率、沉积时间,样品处理方式以及反应气中一定量N2的加入等制备条件,对TiO2薄膜的光催化活性的影响。通过XRD、拉曼光谱、SEM、紫外可见吸收光谱及发射光谱等表征方法对TiO2薄膜的晶型、光学性质以及放电体系等进行了分析。 实验结果表明,在运动基片上沉积的TiO2薄膜均匀性较静止基片上沉积的薄膜有显著的改善。实验中,随TiCl4分压、放电功率和沉积时间的增加,TiO2薄膜的沉积量增加。TiO2薄膜的光催化活性随着TiO2沉积量的增加,先增加后逐渐趋于平稳。另外反应气氛中加入一定量的N2,也可以提高制备的TiO2薄膜的光催化活性,这和拉曼表征的结果一致,本实验中加入1%的N2,制备的TiO2光催化活性最好,比不加N2时制备的样品提高了约20%。实验发现,在450℃热处理2h后,急速降温至室温,得到的TiO2薄膜光催化活性大大降低,通过拉曼光谱和SEM分析发现,急速降温和缓慢降温得到的TiO2薄膜晶型相同,而表面形貌不同。……   
[关键词]:二氧化钛;光催化;大气压;沿面介质阻挡放电
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2010年