溶胶-凝胶旋涂法制备Zn-N共掺TiO 2 薄膜及其光学性能研究

发布时间：2023-03-04 16:48

　　二氧化钛(Titanium Dioxide,简称TiO₂)由锐钛矿相(Anatase)、金红石相(Rutile)、板钛矿相(Brookite)组成,因其廉价、无毒、物理和化学性能稳定等诸多优点,已被广泛应用到了防晒乳液、颜料、电容器以及太阳能电池等领域。但是TiO₂为宽禁带半导体,只能吸收占太阳光谱中一小部分的紫外光,在可见光下并不活跃,这极大地限制了其在太阳能等领域的应用,因此降低TiO₂的光学带隙成为了科研工作者们尤为关注的热点问题。本文选择溶胶-凝胶旋涂法分别在玻璃衬底和硅基片上合成了本征TiO₂薄膜、Zn单掺TiO₂薄膜和Zn-N共掺杂TiO₂薄膜,探究了不同煅烧温度和掺杂量对薄膜结构和光学特性方面的影响。通过查阅文献和实验探究确定了 TiO₂薄膜的最佳工艺参数:酸碱度为2～3、溶胶浓度为0.5mol/L、旋涂次数为3层、预退火温度为70℃、大退火温度为600℃。研究了 Zn掺杂量对TiO₂薄膜的影响。Z...

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文选题目的及意义
    1.2 TiO₂的结构和性质
    1.3 TiO₂纳米材料的研究进展
        1.3.1 国外研究进展
        1.3.2 国内研究进展
    1.4 掺杂改性
    1.5 本论文主要研究内容
2 TiO₂薄膜的制备及表征手段
    2.1 实验材料、实验设备及分析设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验设备
        2.1.3 分析设备
    2.2 TiO₂薄膜的制备过程
        2.2.1 玻璃仪器与衬底的清洗
        2.2.2 前驱体液的制备
        2.2.3 旋涂法制备薄膜
        2.2.4 TiO₂薄膜的热处理
    2.3 薄膜的表征手段
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.3 紫外-可见光谱(UV-VIS)
    2.4 本章小结
3 煅烧温度对TiO₂薄膜性质的影响
    3.1 煅烧温度对TiO₂薄膜结构性质的影响
    3.2 煅烧温度对TiO₂薄膜表面形貌的影响
    3.3 煅烧温度对TiO₂薄膜光吸收性能的影响
    3.4 煅烧温度对TiO₂薄膜光学带隙的影响
    3.5 本章小结
4 Zn掺杂TiO₂薄膜的制备及表征
    4.1 TiO₂: Zn薄膜的晶格结构
    4.2 TiO₂: Zn薄膜的表面形貌
    4.3 TiO₂: Zn薄膜的光吸收性能
    4.4 TiO₂: Zn薄膜的光学带隙
    4.5 本章小结
5 不同N掺杂量对Zn-N共掺TiO₂薄膜性能的影响
    5.1 Zn-N共掺TiO₂薄膜的晶格结构
    5.2 Zn-N共掺TiO₂薄膜的表面形貌
    5.3 Zn-N共掺TiO₂薄膜的光吸收性能
    5.4 Zn-N共掺TiO₂薄膜的光学带隙
    5.5 本章小结
6 结论及展望
    6.1 主要结论
    6.2 后续工作与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3754635