CuO掺杂SnO 2 /TiO 2 复合薄膜的制备及性能表征
发布时间：2020-12-19 21:11
用溶胶-凝胶法制备了掺杂CuO的纳米级SnO2/TiO2的复合溶胶,再用旋涂法在普通玻璃基片上镀膜,经干燥和煅烧等热处理后获得CuO掺杂的不同层数和复合形式的薄膜,包括:TiO2薄膜、CuO/TiO2薄膜、混合型及叠层SnO2/TiO2复合薄膜以及掺杂CuO的SnO2/TiO2混合、叠层的复合薄膜,通过对照实验探究了掺杂含量、热处理温度、复合形态等因素对样品结构和性能的影响。以XRD、SEM、TEM、EDS、UV-Vis等方法对薄膜作了表征,并以甲基橙为探针考察了薄膜样品的光催化性能。结果表明:薄膜材料的晶型为锐钛矿型,结晶度也较高;表面未出现明显开裂,薄膜平整致密,结合强度好、颗粒大小均匀,粒径分布在20 nm左右;EDS表明所得薄膜中成功引入Cu元素,出现与之一致的元素谱形;UV-Vis结果显示掺杂CuO以及SnO2与TiO2形成复合结构使得在紫外-可见光区的吸收强度都比原来TiO2明显加强。光催化性能实验表明CuO掺杂的SnO2...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SnO2晶胞结构图
从式2.7可知，所制样品的品质受多种因素综合影响。对于既定的溶胶，σ、ρ、g均为定值。此涂膜法对镀膜基片的大小和形状要求比较宽泛。图2.2为旋涂法和浸渍法的工作装置示意图。在本文实验中，均采用匀胶机旋涂法。图 2.2 旋涂法与浸渍法镀膜示意图2.2 SnO2/TiO2复合薄膜光催化原理半导体光催化剂需要材料有高的量子利用效率，即对紫外-可见光有较大范围地响应和高的催化活性，核心就是光子更多的转换成有效电子和空穴，复合半导体因其改善效果明显，倍受青睐， SnO2/TiO2复合薄膜具体包括混合结构、叠层结构、核壳结构等形式，其中前两种易于合成，制备简单，并且可以获得多层薄膜而被广泛应用，后者对控制要求较高使用也不方便，研究和讨论都较少[5]。对于混合结构SnO2/TiO2，前驱体为SnO2溶胶和TiO2溶胶
导体间光生电子-空穴的输运与分离。TiO2和SnO2的导带分别位于- 0.34 V和+0.07 V处，而价带位于+2.87 V和+3.67 V处[6]，因为两者具有匹配的导带和价带，形成复合结构后，光激发在TiO2的价带上，电子与空穴相分离，电子从TiO2导带迁移到SnO2导带上，聚集于SnO2表面，减少TiO2表面电子与空穴的复合，提高TiO2表面空穴的浓度；空穴从SnO2表面迁移到TiO2表面，从而减少了SnO2表面电子与空穴的复合，同时也提高了SnO2表面的电子浓度，光生电子和空穴发生很大程度的分离，复合几率减少，双双提高了光催化效率。Tada等[65]人研究表明，这类叠层结构显示了比单一结构催化剂的光催化效率显著提高，相对于混合结构，叠层结构的制备工艺略显复杂，需要多次干燥和热处理。
【参考文献】：
期刊论文
[1]混合相二氧化钛石墨烯复合物的制备及光催化性能（英文）[J]. 于建华,范闽光,李斌,董丽辉,张飞跃. 物理化学学报. 2015(03)
[2]光稳定二氧化钛纳米管负载钯催化剂光降解甲基橙过程中的活性物种(英文)[J]. 胡晓静,石玉坤,朱宝林,张守民,黄唯平. 催化学报. 2015(02)
[3]掺铜二氧化钛纳米颗粒的制备及其催化性能（英文）[J]. 杨希佳,王姝,孙海明,王晓兵,连建设. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(02)
[4]离子掺杂改性TiO2光催化剂的研究进展[J]. 汪滨,郑水林. 中国非金属矿工业导刊. 2014(03)
[5]薄膜电路通孔结构光刻胶喷涂工艺[J]. 魏晓旻,柳龙华,邱颖霞. 电子工业专用设备. 2014(04)
[6]HY和USY分子筛对模拟油品中碱性氮化物的吸附行为[J]. 徐晓宇,孙悦,沈健,翟玉龙. 化工进展. 2014(04)
[7]量子点的制备及应用进展[J]. 于潇,张雪萍,王才富,倪柳松,何磊,张晨,孙孟娜,许世超,魏俊富,王兵,张纪梅,王海涛. 科技视界. 2013(29)
[8]低温条件下在水溶液中制备二氧化钛薄膜(英文)[J]. 牟文宁,翟玉春,石双志. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(05)
[9]实验条件对二氧化钛纳米棒形貌和光电流密度的影响(英文)[J]. 孙先淼,孙琼,谢翠翠,董立峰. 发光学报. 2013(03)
[10]TiO2光催化剂掺杂及负载改性研究进展[J]. 王伟,王吟,王学江,赵建夫. 水处理技术. 2013(03)
博士论文
[1]Ti，V，Cu过渡金属化合物能源材料、催化材料的合成与制备[D]. 付伟伟.吉林大学 2013
[2]纳米二氧化锡气敏薄膜的研究[D]. 甘露.华中科技大学 2012
[3]锂离子电池用高倍率Li4Ti5O12负极材料的合成与改性[D]. 高宏权.中南大学 2010
[4]过渡金属氧化物纳米材料的液相合成及表征[D]. 张艳鸽.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]氧化物掺杂二氧化锡基气体传感器的气体检测特性研究[D]. 李倩竹.重庆大学 2014
[2]二氧化钛纳米光催化剂的制备及其性能研究[D]. 马志丽.湖南大学 2013
[3]ATO透明导电薄膜的性能及其在有机太阳电池中的应用研究[D]. 杨文豪.河南大学 2013
[4]CuO和TiO2微/纳米材料的制备、表征及性质[D]. 李宏斌.天津理工大学 2013
[5]过渡金属修饰二氧化钛光催化的研究[D]. 马士良.浙江大学 2013
[6]玻璃基ZnO基薄膜的喷雾热分解法制备和表征[D]. 缪灯奎.武汉理工大学 2010
[7]掺杂SnO2薄膜的制备及研究[D]. 裴选.山东大学 2010
[8]SnO2改性TiO2复合光催化剂降解苯的实验研究[D]. 罗静.重庆大学 2009
[9]对TEM原理及应用的研究[D]. 王贞.天津大学 2009
[10]钴基硬磁薄膜的电化学制备及性能研究[D]. 马亮.首都师范大学 2007
本文编号：2926584
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SnO2晶胞结构图
从式2.7可知，所制样品的品质受多种因素综合影响。对于既定的溶胶，σ、ρ、g均为定值。此涂膜法对镀膜基片的大小和形状要求比较宽泛。图2.2为旋涂法和浸渍法的工作装置示意图。在本文实验中，均采用匀胶机旋涂法。图 2.2 旋涂法与浸渍法镀膜示意图2.2 SnO2/TiO2复合薄膜光催化原理半导体光催化剂需要材料有高的量子利用效率，即对紫外-可见光有较大范围地响应和高的催化活性，核心就是光子更多的转换成有效电子和空穴，复合半导体因其改善效果明显，倍受青睐， SnO2/TiO2复合薄膜具体包括混合结构、叠层结构、核壳结构等形式，其中前两种易于合成，制备简单，并且可以获得多层薄膜而被广泛应用，后者对控制要求较高使用也不方便，研究和讨论都较少[5]。对于混合结构SnO2/TiO2，前驱体为SnO2溶胶和TiO2溶胶
导体间光生电子-空穴的输运与分离。TiO2和SnO2的导带分别位于- 0.34 V和+0.07 V处，而价带位于+2.87 V和+3.67 V处[6]，因为两者具有匹配的导带和价带，形成复合结构后，光激发在TiO2的价带上，电子与空穴相分离，电子从TiO2导带迁移到SnO2导带上，聚集于SnO2表面，减少TiO2表面电子与空穴的复合，提高TiO2表面空穴的浓度；空穴从SnO2表面迁移到TiO2表面，从而减少了SnO2表面电子与空穴的复合，同时也提高了SnO2表面的电子浓度，光生电子和空穴发生很大程度的分离，复合几率减少，双双提高了光催化效率。Tada等[65]人研究表明，这类叠层结构显示了比单一结构催化剂的光催化效率显著提高，相对于混合结构，叠层结构的制备工艺略显复杂，需要多次干燥和热处理。
【参考文献】：
期刊论文
[1]混合相二氧化钛石墨烯复合物的制备及光催化性能（英文）[J]. 于建华,范闽光,李斌,董丽辉,张飞跃. 物理化学学报. 2015(03)
[2]光稳定二氧化钛纳米管负载钯催化剂光降解甲基橙过程中的活性物种(英文)[J]. 胡晓静,石玉坤,朱宝林,张守民,黄唯平. 催化学报. 2015(02)
[3]掺铜二氧化钛纳米颗粒的制备及其催化性能（英文）[J]. 杨希佳,王姝,孙海明,王晓兵,连建设. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(02)
[4]离子掺杂改性TiO2光催化剂的研究进展[J]. 汪滨,郑水林. 中国非金属矿工业导刊. 2014(03)
[5]薄膜电路通孔结构光刻胶喷涂工艺[J]. 魏晓旻,柳龙华,邱颖霞. 电子工业专用设备. 2014(04)
[6]HY和USY分子筛对模拟油品中碱性氮化物的吸附行为[J]. 徐晓宇,孙悦,沈健,翟玉龙. 化工进展. 2014(04)
[7]量子点的制备及应用进展[J]. 于潇,张雪萍,王才富,倪柳松,何磊,张晨,孙孟娜,许世超,魏俊富,王兵,张纪梅,王海涛. 科技视界. 2013(29)
[8]低温条件下在水溶液中制备二氧化钛薄膜(英文)[J]. 牟文宁,翟玉春,石双志. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(05)
[9]实验条件对二氧化钛纳米棒形貌和光电流密度的影响(英文)[J]. 孙先淼,孙琼,谢翠翠,董立峰. 发光学报. 2013(03)
[10]TiO2光催化剂掺杂及负载改性研究进展[J]. 王伟,王吟,王学江,赵建夫. 水处理技术. 2013(03)
博士论文
[1]Ti，V，Cu过渡金属化合物能源材料、催化材料的合成与制备[D]. 付伟伟.吉林大学 2013
[2]纳米二氧化锡气敏薄膜的研究[D]. 甘露.华中科技大学 2012
[3]锂离子电池用高倍率Li4Ti5O12负极材料的合成与改性[D]. 高宏权.中南大学 2010
[4]过渡金属氧化物纳米材料的液相合成及表征[D]. 张艳鸽.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]氧化物掺杂二氧化锡基气体传感器的气体检测特性研究[D]. 李倩竹.重庆大学 2014
[2]二氧化钛纳米光催化剂的制备及其性能研究[D]. 马志丽.湖南大学 2013
[3]ATO透明导电薄膜的性能及其在有机太阳电池中的应用研究[D]. 杨文豪.河南大学 2013
[4]CuO和TiO2微/纳米材料的制备、表征及性质[D]. 李宏斌.天津理工大学 2013
[5]过渡金属修饰二氧化钛光催化的研究[D]. 马士良.浙江大学 2013
[6]玻璃基ZnO基薄膜的喷雾热分解法制备和表征[D]. 缪灯奎.武汉理工大学 2010
[7]掺杂SnO2薄膜的制备及研究[D]. 裴选.山东大学 2010
[8]SnO2改性TiO2复合光催化剂降解苯的实验研究[D]. 罗静.重庆大学 2009
[9]对TEM原理及应用的研究[D]. 王贞.天津大学 2009
[10]钴基硬磁薄膜的电化学制备及性能研究[D]. 马亮.首都师范大学 2007
本文编号：2926584
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