首页> 正文

热处理对离子注入法制备的二氧化钛薄膜光学性能的影响

2020-12-03阅读(309)

热处理对离子注入法制备的二氧化钛薄膜光学性能的影响

论文摘要

TiO2在紫外光下具有优异的光催化性能，在废水处理、空气净化、抗菌等环保领域有着广泛的应用，但实现其可见光催化一直是研究的难点之一。本论文提出了一种利用离子注入和后续退火制备氮掺杂TiO2薄膜的方法，以实现TiO2的可见光催化。首先分别向石英玻璃和蓝宝石（α-Al2O3单晶）中注入Ti离子，随后在氮气中退火到900℃，从而制备了N掺杂TiO2薄膜。同时，又将注入态样品在氧气中退火，对比研究了不同基体和不同退火气氛对TiO2薄膜光学性能的影响。本文采用SRIM 2006模拟程序、卢瑟福背散射谱（RBS）、X射线光电子能谱（XPS）测试、透射电子显微分析（TEM）和紫外-可见光吸收谱（UV-Vis），分别研究了石英玻璃和蓝宝石中注入Ti离子前后的微观结构和宏观光学性能，并对比研究样品在不同气氛中退火处理后，光学性能和微观结构上的变化，主要得到以下结果：1．室温下在石英玻璃和蓝宝石中同时注入能量为80 keV、注量为1×1017cm-2的Ti离子，离子注入过程在基体中引入大量缺陷，紫外光区吸收显著增强，但没有明显的吸收峰出现。注入态样品中Ti主要以金属Ti和TiO2的形式存在。2．注入态样品分别在N2和O2气氛中从400℃到900℃等时退火。N2中退火到500℃时，石英玻璃基体中开始出现TiO2的吸收边，退火到600℃时蓝宝石基体也开始出现TiO2的吸收边，当退火温度升高到900℃时，金属Ti转变成TiO2，同时N原子替代少量的晶格O原子形成了O-Ti-N化合物。在石英玻璃基体中TiO2的光学带隙从500℃时的3．98 eV红移到900℃时的3．30 eV，在蓝宝石基体中TiO2的光学带隙从600℃时的3．90 eV红移到900℃时的3．45 eV，TiO2吸收边末端延伸到可见光区，在可见光区的吸收强度明显增加；同样，在O2中退火时，在石英玻璃基体中TiO2的光学带隙从500℃时的3．97 eV红移到900℃时的3．60eV，在蓝宝石基体中TiO2的光学带隙从500℃时的3．98 eV红移到900℃时的3．60eV，随退火温度的升高，吸收边红移，但没有在氮气中明显。3．对比分析在不同基体表面形成的TiO2薄膜的光学性能发现，不同基体对TiO2薄膜的光学性能影响不大，然而，不同的退火气氛对TiO2薄膜光学性能影响较大，在O2气氛下退火由于没有N元素的掺入，光学带隙的变化并不明显；在N2气氛下退火由于N原子替代少量的晶格O原子形成了O-Ti-N化合物，使TiO2薄膜的光学带隙明显降低，TiO2吸收边末端延伸到可见光区，这说明氮的引入，可使TiO2具有可见光活性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 论文的研究背景和意义
  • 1.2 论文的主要研究内容
  • 1.3 论文的主要研究结果
  • 2薄膜的制备及可见光催化研究进展'>第二章 氮掺杂TiO2薄膜的制备及可见光催化研究进展
  • 2光催化剂的发展及其晶型介绍'>2.1 TiO2光催化剂的发展及其晶型介绍
  • 2光催化剂的发展简介'>2.1.1 TiO2光催化剂的发展简介
  • 2的晶型结构'>2.1.2 TiO2的晶型结构
  • 2的晶相稳定性'>2.1.3 TiO2的晶相稳定性
  • 2的光致特性及应用前景'>2.2 TiO2的光致特性及应用前景
  • 2.2.1 光催化特性
  • 2.2.2 光致超亲水性机理
  • 2的应用前景'>2.2.3 TiO2的应用前景
  • 2掺杂简介'>2.3 TiO2掺杂简介
  • 2的制备方法和可见光催化研究现状'>2.4 TiO2的制备方法和可见光催化研究现状
  • 2'>2.4.1 溅射法制备掺氮TiO2
  • 2.4.2 脉冲激光沉积（PLD）
  • 2.4.3 加热法
  • 2胶体反应'>2.4.4 胺盐与TiO2胶体反应
  • 2.4.5 加热含Ti、N有机前驱体
  • 2.4.6 机械化学法
  • 2.4.7 离子注入法
  • 2.4.8 等离子体处理法
  • 2.4.9 其他制备方法
  • 2制备方法的分析和讨论'>2.5 掺氮TiO2制备方法的分析和讨论
  • 2过程处理与后处理分析'>2.5.1 掺氮TiO2过程处理与后处理分析
  • 掺氮TiO2的制备方法展望'>2.5.2掺氮TiO2的制备方法展望
  • 2应用前景'>2.6 掺氮TiO2应用前景
  • 2.6.1 可见光催化剂
  • 2.6.2 光自洁玻璃low-e玻璃
  • 2薄膜及其退火效应研究'>第三章 石英玻璃中制备的TiO2薄膜及其退火效应研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验方法
  • +离子注入'>3.2.1 离子注入技术简介及Ti+离子注入
  • 3.2.2 SRIM 2006模拟
  • 3.2.3 热退火处理
  • 3.2.4 卢瑟福背散射谱（RBS）
  • 3.2.5 X射线光电子能谱（XPS）
  • 3.2.6 透射电子显微分析（TEM）
  • 3.2.7 紫外-可见吸收光谱分析（UV-Vis）
  • 3.3 实验结果及分析讨论
  • 3.3.1 SRIM 2006程序模拟
  • 3.3.2 卢瑟福背散射谱（RBS）分析
  • 3.3.3 X射线光电子能谱分析（XPS）
  • 3.3.4 TEM形貌分析及EDS分析结果及讨论
  • 3.3.5 紫外-可见光吸收分析结果及讨论
  • 3.4 本章小结
  • 2薄膜及其退火效应研究'>第四章 蓝宝石基体中制备的TiO2薄膜及其退火效应研究
  • 4.1 引言
  • 2O3的研究现状及发展'>4.2 单晶α-Al2O3的研究现状及发展
  • 4.3 实验方法
  • 4.4 实验结果和分析讨论
  • 4.4.1 SRIM 2006程序模拟
  • 4.4.2 卢瑟福背散射谱（RBS）分析
  • 4.4.3 X射线光电子能谱分析（XPS）
  • 4.4.4 TEM形貌分析及EDS分析结果及讨论
  • 4.4.5 紫外-可见光吸收分析结果及讨论
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻硕期间研究成果

    • 相关论文文献

    • [1].雪花为啥是白的?[J]. 科学大众(小学版) 2017(Z1)
    • [2].掺杂纳米氧化锌的光学性能综述[J]. 科技创新导报 2009(10)
    • [3].含不同取代吲哚修饰的方酸菁衍生物的合成及光学性能的研究[J]. 有机化学 2020(09)
    • [4].掺杂比对掺钛氧化锌薄膜结构和光学性能的影响[J]. 山东理工大学学报(自然科学版) 2012(06)
    • [5].多孔状的Eu:Y_2O_3/SiO_2的合成与光学性能[J]. 电子显微学报 2008(01)
    • [6].热控涂层光学性能退化模型研究[J]. 物理学报 2009(02)
    • [7].纺织品光学性能检测系统多线程串口通信方法[J]. 测试技术学报 2008(04)
    • [8].新型聚方酸菁的合成及其光学性能[J]. 合成化学 2012(05)
    • [9].二氧化钛光子晶体的制备及其光学性能的研究[J]. 功能材料 2010(S3)
    • [10].纺锤形氢氧化钇和氧化钇的微波快速合成、表征及其光学性能研究[J]. 材料导报 2010(S2)
    • [11].邻苯二甲酰亚胺酰胺类手性分子钳的合成及其光学性能[J]. 合成化学 2009(05)
    • [12].硫系玻璃微结构缺陷对其二阶非线性光学性能的影响[J]. 中国有色金属学报 2008(07)
    • [13].氧分压对磁控溅射氧化钼薄膜结构成分与光学性能的影响[J]. 稀有金属材料与工程 2013(S2)
    • [14].钨掺杂氧化锌薄膜的结构与光学性能的研究[J]. 有色金属科学与工程 2011(05)
    • [15].Fe/Cu掺杂ZnO纳米粉体的结构及光学性能研究[J]. 人工晶体学报 2014(09)
    • [16].注塑成型工艺对透明PP光学性能的影响[J]. 合成树脂及塑料 2010(03)
    • [17].加工缺陷对非连续自由曲面光学性能的影响[J]. 光学与光电技术 2009(03)
    • [18].太阳能集热器用玻璃的光学性能分析和改善[J]. 玻璃与搪瓷 2013(04)
    • [19].Mg_xZn_(1-x)O薄膜的生长及其光学性能[J]. 发光学报 2009(04)
    • [20].ZnO/ZnS复合材料的制备、表征及其光学性能研究[J]. 人工晶体学报 2014(08)
    • [21].退火温度对原子层沉积法制备ZnMgO薄膜结构和光学性能的影响[J]. 光谱学与光谱分析 2014(07)
    • [22].ZnS薄膜制备和光学性能研究[J]. 微纳电子技术 2013(01)
    • [23].钴离子注入对二氧化钛晶体的结构和光学性能的影响[J]. 物理学报 2011(11)
    • [24].行业信息[J]. 钢结构 2008(05)
    • [25].弱酸环境下硅纳米线的水热可控合成及其光学性能[J]. 现代化工 2013(11)
    • [26].GB与EN标准对焊接眼护具非光学性能要求的差异[J]. 安全 2012(05)
    • [27].荧光增白剂与填料的相互作用对纸张光学性能的影响[J]. 中国造纸 2010(02)
    • [28].纳米壳自组装结构呈独特光学性能[J]. 化学工业与工程 2010(04)
    • [29].碱性过氧化物可改善短叶松TMP物理和光学性能[J]. 纸和造纸 2009(10)
    • [30].碱性过氧化物可改善短叶松TMP物理和光学性能[J]. 造纸信息 2009(09)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  

    热处理对离子注入法制备的二氧化钛薄膜光学性能的影响
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5