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电弧离子镀纳米二氧化钛薄膜的制备及相关特性研究

The Preparation and Characteristics of Nanocrystalline Titanium Dioxide Thin Films by Arc Ion Plating Technique

【作者】 袁永

【导师】 叶长江;

【作者基本信息】 暨南大学 , 凝聚态物理, 2005, 硕士

【摘要】 本文利用电弧离子镀成功制备TiO2纳米薄膜材料,并对其相关特性进行了研究。 通过原子力显微镜(AFM)和X射线衍射仪(XRD)检测TiO2薄膜表面形貌的分布、大小、形状及晶体结构等,讨论退火对薄膜晶体结构,晶粒大小、平整度等影响。激光拉曼光谱仪(Raman)的检测结果进一步表明未经退火处理时薄膜为非晶态晶体结构,经过500℃退火转变为锐钛矿结构。采用紫外—可见分光光度计(UV—Vis)分析TiO2薄膜的禁带宽度,研究退火处理对薄膜吸收边的影响,及对薄膜紫外—可见光的吸收能力的影响。 研究TiO2薄膜表面的光催化性能,其中包括结合4—氨基安替比林直接光度法测量TiO2薄膜在紫外线照射下对苯酚的降解效率;及采用定波长的方法,直接测定TiO2薄膜对罗丹明、甲基橙、亚甲基蓝等一些染料的降解效率。 采用定量液滴近似计算的方法研究TiO2薄膜在紫外光照射下表现的超亲水性能,讨论退火温度对亲水性的影响、及紫外线照射下TiO2薄膜的亲水性能。 实验结果表明,电弧离子镀能够成功制备透明均匀的纳米TiO2薄膜。同时证明锐钛矿结构的TiO2薄膜比非晶态的薄膜有更好的光催化性能、亲水性能、紫外—可见吸收能力。

【Abstract】 In this paper, TiO2 thin films were successfully prepared on microscope slides by arc ion plating technique.The microstructure, surface morphology and UV-visible absorption spectrum of the films were investigated by AFM, XRD, Raman spectroscopy and UV-1800 spectrophotometer, thus analyzing the effect of the annealing treatment on the microstructure, the crystal size, the flatness and the absorption coefficient of TiO2 film.The TiO2 thin films showed good photocatalytic activity for decomposing of Phenol, Methyl Orange, Rhodamine, and Methylene Blue. The photodegradation of organic compounds was more prominent with the anatase TiO2 film annealed at 500℃ than the amorphous TiO2 film. Hydrophilic experiments by using fixed quantify water-analyzing method showed the nanometer anatase TiO2 film with high hydrophilicity.The experimental results showed that the TiO2 films prepared by ion plating technique were compact, uniform and transparent. The anatase structure TiO2 films after annealing at 500℃ for two hours have higher activity than the amorphous films without annealing.

  • 【网络出版投稿人】 暨南大学
  • 【网络出版年期】2005年 08期
  • 【分类号】TG174.44;TB383
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