电弧离子镀纳米二氧化钛薄膜的制备及相关特性研究

论文摘要

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。

论文目录

• 论文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 2薄膜研究现状'>1.1 纳米TiO₂薄膜研究现状
• 1.2 论文研究内容概述
• 2薄膜的光催化性能机理及其应用'>1.3 TiO₂薄膜的光催化性能机理及其应用
• 2薄膜的亲水性能机理及其应用'>1.4 TiO₂薄膜的亲水性能机理及其应用
• 第二章 实验设备及检测仪器
• 2.1 实验设备及药品
• 2.1.1 镀膜仪器
• 2.1.2 主要试剂及制造单位
• 2.2 检测仪器
• 2.2.1 X射线衍射（XRD）
• 2.2.2 紫外—可见吸收谱（UV-Vis）
• 2.2.3 原子力显微镜（AFM）
• 2.2.4 拉曼光谱（Raman）
• 2.2.5 椭偏测厚仪
• 2.3 离子镀
• 2.3.1 离子镀膜原理
• 2.3.2 离子镀膜的优点
• 2薄膜'>第三章 电弧离子镀制备TiO₂薄膜
• 3.1 基片清洗工艺
• 2薄膜样品的制备'>3.2 纳米TiO₂薄膜样品的制备
• 2薄膜制备步骤'>3.2.1 TiO₂薄膜制备步骤
• 3.2.2 薄膜制备过程中的经验与教训
• 2薄膜样品的退火处理'>3.3 纳米TiO₂薄膜样品的退火处理
• 2薄膜性能测定'>第四章 TiO₂薄膜性能测定
• 4.1 AFM表面形貌图
• 4.2 X射线衍射（XRD）
• 4.3 Raman测试
• 4.4 紫外可见吸收谱
• 4.5 本章小结
• 2薄膜光催化及亲水性能研究'>第五章 TiO₂薄膜光催化及亲水性能研究
• 2薄膜光催化降解苯酚研究'>5.1 TiO₂薄膜光催化降解苯酚研究
• 5.1.1 测量溶液中苯酚浓度的方法选择
• 2薄膜光催化降解苯酚的前期准备'>5.1.2 TiO₂薄膜光催化降解苯酚的前期准备
• 2薄膜光催化降解苯酚操作'>5.1.3 TiO₂薄膜光催化降解苯酚操作
• 2薄膜光催化降解苯酚的结果分析'>5.1.4 TiO₂薄膜光催化降解苯酚的结果分析
• 2薄膜光催化降解甲基橙、罗丹明、亚甲基蓝研究'>5.2 TiO₂薄膜光催化降解甲基橙、罗丹明、亚甲基蓝研究
• 5.2.1 降解甲基橙（Methyl Orange）
• 5.2.2 降解罗丹明（Rhodamine）
• 5.2.3 降解亚甲基蓝（Methylene Blue）
• 5.3 亲水性研究
• 5.3.1 亲水性测量
• 5.3.2 研究薄膜温度对亲水性的影响
• 5.3.3 研究紫外线照射下薄膜的亲水性能
• 5.4 本章小结
• 第六章 论文总结
• 6.1 结论
• 6.2 将来有待进行的工作
• 参考文献
• 研究生期间发表的文章
• 致谢