钒掺杂纳米TiO2薄膜的结构和光吸收性能

采用磁控溅射法制备了不同V含量的纳米TiO₂薄膜,利用SEM、XRD、Raman光谱和UV-vis吸收光谱对V掺杂TiO₂薄膜的表面形貌、结晶特性、晶格应力和光吸收性能进行了分析.结果表明,V掺杂可促进TiO₂薄膜晶粒的定向生长,得到尺寸分布较均匀的哑铃状晶粒,且可抑制薄膜的晶格膨胀和金红石型晶粒的生成.V掺杂TiO₂薄膜处于压应力状态,且应力随V含量增加而增大.V掺杂使导带底向带隙延伸,TiO₂薄膜光学带隙变窄,光响应范围从紫外区红移到可见光区域,提高了薄膜对可见光的吸收率.     

Mn掺杂Ga_2O_3薄膜的结构及光吸收性能研究

采用磁控溅射法在Si(111)和玻璃衬底上制备出不同Mn掺杂含量的Ga2O3薄膜,使用扫描电子显微镜、电子能谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等对Mn掺杂Ga2O3薄膜的表面形貌、结晶特性和光吸收性能进行了研究.结果表明,适量掺杂Mn可抑制薄膜的晶格膨胀,促进Ga2O3薄膜晶粒的定向生长,得到尺寸分布较均匀的多面体晶粒.Mn掺杂使Ga2O3价带项向带隙延伸,光学带隙变窄,吸收边红移,近紫外区吸收增强.     

钒掺杂二氧化钛薄膜制备与材料特性分析

以钛酸四丁酯和乙酰丙酮钒（Ⅲ）为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了钒掺杂二氧化钛薄膜,利用XRD、紫外-可见吸收光谱、FT-IR及XPS等表征手段,将其与未掺杂二氧化钛薄膜进行了材料特性对比研究。结果表明两种薄膜均为锐钛矿结构,引入钒后二氧化钛的禁带宽度由3.28eV减小至3.15eV,吸收带边红移至可见光范围;XPS分析证实制备的钒掺杂二氧化钛薄膜中钒以四价和五价两种氧化价态存在,可能在二氧化钛禁带中引入较深的杂质能级而引起价带顶向禁带拓展,从而产生引起禁带宽度变窄效应,扩展了二氧化钛带边光吸收。理论分析还表明,钒掺杂引起的深能级杂质在二氧化钛晶界处易于形成有效的陷阱俘获光生空穴,从而抑制光生载流子的复合,尤其适于用作光催化材料。     

La^3掺杂对纳米TiO2微观结构及光催化性能的影响

以钛酸丁酯和氧化镧为原料，采用溶胶－凝胶法制备了La^3掺杂TiO2纳米粉体，讨论了不同掺杂浓度，不同热处理温度的样品催化降解刚果红染料实验中的光催化活性，并通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）分析了La^3掺杂TiO2样品的相组成、晶胞参数和晶粒大小对光催化活性的影响。结果表明La^3掺杂能够显著提高TiO2粒子的光催化活性，最佳掺杂浓度为100：3．0，最佳热温度为600℃；La^3掺杂的TiO2的相组成是影响光催化活性的决定性因素，晶格膨胀程度及晶粒大小对光催化活性的影响，主要是在相组成相或相近时才体现得比较明显。     

TiO2薄膜的结构和光催化活性研究

薄膜型的TiO2光催化剂克服了悬浮型的许多缺点,具有广阔的应用前景.阐述TiO2的结构及其影响因素;评述了晶型、晶粒尺寸、结晶度和晶格缺陷、表面积和表面预处理、表面羟基、温度、薄膜厚度、基体、光源及光强等因素对TiO2薄膜光催化活性的影响;探讨了提高TiO2薄膜光催化活性的措施,包括掺杂、贵金属沉积、半导体复合、表面光敏化等.指出需进一步研究的问题:加强影响因素的综合研究,探索最佳的工艺条件和反应条件;进一步提高TiO2薄膜的光催化效率;将光源种类从紫外光扩展到可见光;将TiO2薄膜的光催化性能同其它性能结合起来研究.     

Fe^3＋、 La^3＋掺杂对TiO2薄膜结构和光性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了多孔TiO2薄膜，考察了Fe^3＋、La^3＋掺杂对TiO2薄膜的晶相组成、晶粒大小、表面结构和紫外-可见光吸收性能的影响及其改性机理．结果表明：Fe^3＋掺杂抑制了TiO2的晶相转变，促进了晶粒生长，扩大了光响应范围：La^3＋掺杂抑制了晶粒增长和晶相转变，薄膜的UV-Vis发生蓝移。最后提出了多相掺杂，多角度改性是提高薄膜光催化性能的一种方法。     

Ag/TiO2薄膜结构和光催化性能研究

采用溶胶-凝胶技术制备了Ag掺杂的TiO₂薄膜.用XRD、氮吸附法、UV-VIS-NIR分光光度计以及XPS对Ag掺杂后TiO₂薄膜结构的变化进行了分析;用分光光学法通过在紫外光照下分解亚甲基蓝的实验比较了TiO₂薄膜与Ag/TiO₂薄膜的光催化性能.结果发现,掺杂适量的Ag有助于TiO₂薄膜光催化氧化性能的提高,原因在于:（1）Ag通过引入耗尽层提高了TiO₂的电荷分离能力,并吸引空穴向薄膜表面移动,结果使薄膜表面空穴的浓度提高,薄膜光催化效率提高;（2）Ag减小了TiO₂粒子的粒径,使TiO₂禁带宽度增大,薄膜光催化氧化的能力提高;（3）Ag掺杂后,TiO₂薄膜表面对-OH基和水的吸附增加,使光照后TiO₂薄膜表面活性自由基·OH的浓度增加,空穴向薄膜所吸附物质的转移能力提高.     

掺杂钼对TiO2—x薄膜氧敏性能的影响

以钛酸丁酯为原料，无水乙醇为溶剂，添加适量稳定剂制成稳定溶胶，用浸涂法在Al2O3基片上制备TiO2薄膜，经1000℃H2下不制得TiO2-x薄膜，在钼酸铵溶胶中一定时间得到掺钼薄膜，实验结果表明掺钼薄膜元件在800℃下的氧敏感性和重复性比未掺杂时提高，TiO2-x薄膜的电阻温度稳定性好，通过对薄膜的XPS分析探讨了钼在薄膜中的作用机理。     

Ag/TiO2薄膜结构和光催化性能研究

采用溶胶-凝胶技术制备了Ag掺杂的TiO2薄膜.用XRD、氮吸附法、UV-VIS-NIR分光光度计以及XPS对Ag掺杂后TiO2薄膜结构的变化进行了分析;用分光光学法通过在紫外光照下分解亚甲基蓝的实验比较了TiO2薄膜与Ag/TiO2薄膜的光催化性能.结果发现,掺杂适量的Ag有助于TiO2薄膜光催化氧化性能的提高,原因在于:（1）Ag通过引入耗尽层提高了TiO2的电荷分离能力,并吸引空穴向薄膜表面移动,结果使薄膜表面空穴的浓度提高,薄膜光催化效率提高;（2）Ag减小了TiO2粒子的粒径,使TiO2禁带宽度增大,薄膜光催化氧化的能力提高;（3）Ag掺杂后,TiO2薄膜表面对-OH基和水的吸附增加,使光照后TiO2薄膜表面活性自由基·OH的浓度增加,空穴向薄膜所吸附物质的转移能力提高.     

Ni2+掺杂对纳米TiO2 薄膜亲水性的影响

用溶胶-凝胶法在玻璃上制备了锐钛矿型TiO2和过渡金属镍掺杂TiO2薄膜。采用XRD、原子力显微镜和表面接触角仪等手段对TiO2薄膜进行了表征。结果表明,少量的镍离子掺杂在一定程度上抑制了TiO2晶粒的生长,提高了薄膜的表面能态,从而改善TiO2薄膜亲水性能和光致亲水性能。镍掺杂摩尔分数2.0%、500℃热处理2 h后,较未掺杂薄膜的亲水性能大幅提高,掺杂镍的薄膜在黑暗中放置一周后仍能表现出超亲水性。     

磁控溅射制备纳米TiO2薄膜导电性的研究

研究了在纳米厚度范围内,TiO₂薄膜的导电性与薄膜厚度和基底材料的关系.利用射频磁控溅射方法,使用高纯Ti(99.99％)靶,通入Ar和O₂的混合气体,制备了TiO₂薄膜,薄膜膜厚15～225nm.在室温下测量了不同厚度TiO₂薄膜的电阻率,发现TiO₂薄膜的导电性,先后在导体、半导体和绝缘体范围变化.这归因于基底材料与TiO₂的功函数不同,导致了界面电子的转移,功函数差决定了电子转移的深度.     

HNO3处理对TiO2纳米薄膜的光催化活性和表面微结构的影响

通过sol-gel工艺分别在钠钙玻璃和预涂SiO₂涂层的钠钙玻璃基体上制备了TiO₂。光催化纳米薄膜.然后用1mol/L HNO₃水溶液对煅烧后的薄膜进行酸处理.用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和紫外可见光谱(UV-VIS)对酸处理前后TiO₂纳米薄膜进行了表征.用甲基橙水溶液的光催化脱色来评价TiO₂薄膜的光催化活性.结果表明:SiO₂涂层能有效阻止钠离子从玻璃基体向TiO₂薄膜的扩散;普通玻璃表面的TiO₂纳米薄膜经HNO₃处理后,薄膜的光催化活性明显增强.这是由于TiO₂纳米薄膜中的钠离子浓度降低以及表面羟基含量增加的缘故.     

TiO2/SnO2复合薄膜的亲水性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂/SnO₂复合薄膜,通过XRD、XPS、UV透射光谱的分析及薄膜表面接触角、光催化降解甲基橙等的分析,研究了SnO₂与TiO₂配比、热处理温度、膜厚度等因素对复合膜的亲水性、透光率及光催化活性的影响.结果表明:复合膜的亲水性和光催化活性均优于单纯TiO₂,当SnO₂与TiO₂的摩尔比为1％～5％时,所制备的薄膜具有超亲水特性;热处理温度为450℃时薄膜亲水性最好,膜厚度的增加有利于亲水性的改善.     

TiO2纳米薄膜的微结构控制

通过有机酸修饰的水基sol-gel法,分别制备了由层状、针形和球形纳米粒子构成的纳米二氧化钛薄膜,采用SEM、XRD、红外光谱进行了表征。研究发现,调节水解过程中钛酸四丁酯:醋酸的摩尔比,可以控制薄膜的微结构,并对其机理进行了分析。该方法可以应用于sol-gel法制备其他纳米薄膜过程中的材料微结构控制。     

纳米TiO2薄膜的脉冲激光沉积及其光学特性

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在硅基片上生长了二氧化钛纳米晶氧化物薄膜, 系统讨论了基片温度、氧分压等因素对薄膜结构特性的影响.X射线衍射结果表明在氧气氛下, 生长的薄膜为锐钛矿结构, 其结晶性随着基片温度的升高而增强, 在750℃、5Pa氧压的情况下为完全c轴取向的锐钛矿相TiO₂薄膜, 在750℃、5Pa氩气氛下则为(110)取向的金红石相薄膜. 场发射扫描电子显微镜结果表明薄膜表面致密, 呈纳米晶结构, 其晶粒尺寸在35nm左右.用傅立叶红外光谱和拉曼光谱对不同条件下制备的TiO₂薄膜进行了表征.紫外-可见透射光谱的测试结果表明, 薄膜在可见光区具有良好的透过率, 计算得到制备的锐钛矿和金红石相TiO₂薄膜在550nm处的折射率分别为2.3和2.5, 其光学带隙分别为3.2和3.0eV.因此通过沉积条件的改变可得到结晶性能和光学性能都不同的TiO₂薄膜.     

LiTa3O8薄膜制备与电性能研究

以乙醇锂和乙醇钽为起始反应物, 用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了新型钽酸锂LiTa₃O₈铁电薄膜. 经XRD图谱对比, 该薄膜结构不同于LiTaO₃晶体结构, 与正交相结构类似. SEM分析显示经过750℃结晶退火的LiTa₃O₈薄膜表面均匀平整无裂纹, 膜厚约为1μm. 实验结果表明, 在450kV/cm时, LiTa₃O₈薄膜剩余极化强度P_r为9.3μC/cm², 矫顽场强E_c为126.8kV/cm; 在9.5kV/cm时, LiTa₃O₈薄膜漏电电流为8.85×10^-9A/cm², 比LiTaO₃薄膜漏电小; 在1kHz时, LiTa₃O₈薄膜介电常数为58.4, 介电损耗为0.26. 溶胶-凝胶法制备的 LiTa₃O₈薄膜结晶温度比LiTaO₃薄膜高50℃以上.     

激光辐照引起Ge2Sb2Te5非晶态薄膜的电/光性质变化

研究了激光辐照引起Ge₂Sb₂Te₅非晶态薄膜的电/光性质变化, 当激光功率为580mW时薄膜的方块电阻有四个数量级(10⁷～10³Ω/□)的突变; 对电阻发生突变前、中、后的三个样品进行了XRD测试, 结果表明, 随着激光功率的增大,薄膜由非晶态向晶态转变,用椭偏仪测试了结构转变前、中、后三个样品的光学常数, 在可见光范围内薄膜的光学常数在波长相同情况下有: n_非晶态>n_中间态>n_晶态, k_晶态>k_中间态>k_非晶态, α_晶态>α_中间态>α_非晶态, 结合电阻变化曲线和XRD图谱讨论了激光辐照Ge₂Sb₂Te₅非晶态薄膜的电/光性质变化同激光功率和结构转变之间的关系.