【摘 要】
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由于传统粉末光催化剂在使用过程中存在产生二次污染、分离与回收困难等问题,因而薄膜光催化剂逐渐成为一个新的研究热点。玻璃由于价格便宜而且非常普通,在其表面涂上高光催
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由于传统粉末光催化剂在使用过程中存在产生二次污染、分离与回收困难等问题,因而薄膜光催化剂逐渐成为一个新的研究热点。玻璃由于价格便宜而且非常普通,在其表面涂上高光催化活性的ZnO薄膜将会使其在自洁净玻璃等环保领域具有广阔的使用前景。本文以高纯金属锌、金属钛为靶材,氧气为反应气体,选用普通载玻片作为基底,采用直流磁控溅射法制备ZnO薄膜,并采用双靶共溅射的方法制备不同复合量的ZnO-TiO2复合薄膜。借助扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等仪器,系统研究了直流磁控溅射工艺参数对薄膜表面形貌与结构的影响;并对其光催化性能及亲水性能进行了详细的研究。
研究结果表明:采用直流磁控溅射法,在溅射功率为150W、工作气压为2.0Pa、沉积时间为60min、氧气、氩气流量都为40sccm、靶基距60mm的条件下,获得的ZnO薄膜表面平整致密,质量最优。并且ZnO薄膜经400℃退火后薄膜表面质量好,结晶程度高,C轴择优取向相对较好。
采用双靶共溅射的方法成功制备了ZnO-TiO2复合薄膜,XRD分析表明,经复合后薄膜的晶体结构发生了改变,并且在Ti靶的溅射功率为150W时,出现了TiO2锐钛矿(101)面、(004)面和(112)面的衍射峰。
对Zno薄膜进行结合力测试显示,ZnO薄膜的结合力约为21N。复合膜的结合力略有降低,约为17N。
光催化性和亲水性的测定实验表明,对于ZnO薄膜,经400℃退火的样品对甲基橙的降解率高于其它温度退火的样品,且降解率和亲水性都随薄膜厚度的增加而提高。ZnO-TiO2薄膜的光催化性和亲水性明显高于单一ZnO薄膜,并且在Ti靶溅射功率为150W时ZnO-TiO2复合薄膜对甲基橙的降解率最高,其亲水性也达到最优。
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