Cu掺杂量对Zn-Cu共掺TiO 2 薄膜光学带隙的影响
发布时间：2022-01-17 17:30
采用溶胶-凝胶旋涂法,分别以钛酸四丁酯（Ti（OC4H9）4）为钛源、硝酸锌（Zn（NO3）2·6H2O）为锌源、硝酸铜（Cu（NO3）2·3H2O）为铜源制备了不同掺杂量的Zn、Cu共掺TiO2薄膜。分别采用X射线衍射仪（XRD）、薄膜测厚仪、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）对所制备的样品进行表征。结果表明:与本征TiO2和2.0 at%Zn2+-TiO2相比,Cu2+的掺杂减小了样品的晶面间距及晶粒尺寸、增加了样品的半高宽及比表面积,进而提高了薄膜的光催化活性能。随着Cu2+掺杂量的增加,样品沿（101）晶面择优取向先增强后减弱,薄膜的吸光度呈现先升高后降低的趋势,TiO2的带隙值由3.424 eV减小到3.325 eV。与本征Ti...
【文章来源】：光电子·激光. 2020,31(10)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同Cu掺杂量的Zn-Cu共掺
由上表可知,与本征TiO2和单掺Zn2+-TiO2相比,Cu2+的掺入使得样品的半高宽增加、晶面间距减小(除A4外)、晶粒尺寸减小、比表面积增大。晶粒尺寸的减小表明,Zn2+和Cu2+的掺杂对TiO2晶粒的生长有所抑制,从而使晶粒得到细化;比表面积的增加,有效地提高了薄膜的光催化性能。晶格参数的改变可能是Zn2+(0.074 nm)和Cu2+(0.072 nm)的离子半径与Ti4+(0.068 nm)相近,掺杂后进入薄膜导致结晶度降低,产生缺陷。综合晶格参数与XRD得到的结果可知,共掺样品中掺杂量为2.0 at%Zn2+-1.0 at%Cu2+-TiO2的薄膜结晶度最好。图2为共掺薄膜的半高宽和晶粒尺寸与Cu掺杂量的关系图,通过此图可以更清楚的观察两者间的关系。3.2 Zn2+-Cu2+-TiO2薄膜厚度的分析
表2 不同样品的膜厚Tab.2 The film thickness of different samples Sample Film thickness of selected points/nm Average value/nm 1 2 3 A0 58.80 57.57 57.35 57.90 A1 58.16 56.53 58.86 57.85 A2 66.70 62.60 63.50 64.30 A3 61.50 57.30 62.80 60.50 A4 63.10 62.30 61.40 62.30 A5 73.90 71.70 72.30 72.60由图3所示,可以清晰的看到样品不同选取样点厚度的变化趋势。同一样品的不同选取点薄膜厚度的变化并不是很明显,说明实验所制备的样品薄膜表面比较均匀。其中,A3样品曲线变化最为明显,而A4与A1走势相近,因此A4样品膜厚适宜且薄膜表面较为均匀[21]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属掺杂纳米二氧化钛光催化剂的研究进展[J]. 马允,郑权. 榆林学院学报. 2020(02)
[2]钴掺杂TiO2纳米管阵列薄膜的制备及其光催化还原性能[J]. 王世琦,霍文燚,徐正超,张旭海,周雪峰,方峰. 材料研究学报. 2020(03)
[3]TiO2薄膜亲水性的优化及其光催化性能探究[J]. 周广瑞,同帜,樊璐,王佳悦,闫笑. 化学工程. 2019(12)
[4]SnO2薄膜对锆钛酸铅光电性能的提升[J]. 岳建设,李祯,王晓芳,李尔波,师娜. 硅酸盐学报. 2019(10)
[5]双金属纳米Ag/Cu负载TiO2的制备及光催化制氢活性[J]. 涂盛辉,徐翀,戴策,林立,彭海龙,杜军. 材料导报. 2019(16)
[6]溶胶-凝胶旋涂法制备Al掺杂ZnO薄膜及其光电性能的研究[J]. 王玉新,赵帅,刘国强,王磊,李真,陈苗苗. 辽宁师范大学学报(自然科学版). 2019(02)
[7]不同衬底对NiO薄膜结构和光透过性能的影响[J]. 王玉新,臧谷丹,陈苗苗,崔潇文,刘奇. 辽宁师范大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]煅烧温度对铽掺杂纳米二氧化钛及光学性能的影响[J]. 黄凤萍,辛萌,崔梦丽,郭宇煜,丁力. 化学研究与应用. 2017(11)
[9]旋涂次数对NiO薄膜结构和光透过性能的影响[J]. 王玉新,刘奇,臧谷丹,崔潇文. 辽宁师范大学学报(自然科学版). 2017(03)
硕士论文
[1]双元素共掺杂TiO2薄膜的光催化及抗菌性能研究[D]. 唐泽华.太原理工大学 2015
本文编号：3595142
【文章来源】：光电子·激光. 2020,31(10)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同Cu掺杂量的Zn-Cu共掺
由上表可知,与本征TiO2和单掺Zn2+-TiO2相比,Cu2+的掺入使得样品的半高宽增加、晶面间距减小(除A4外)、晶粒尺寸减小、比表面积增大。晶粒尺寸的减小表明,Zn2+和Cu2+的掺杂对TiO2晶粒的生长有所抑制,从而使晶粒得到细化;比表面积的增加,有效地提高了薄膜的光催化性能。晶格参数的改变可能是Zn2+(0.074 nm)和Cu2+(0.072 nm)的离子半径与Ti4+(0.068 nm)相近,掺杂后进入薄膜导致结晶度降低,产生缺陷。综合晶格参数与XRD得到的结果可知,共掺样品中掺杂量为2.0 at%Zn2+-1.0 at%Cu2+-TiO2的薄膜结晶度最好。图2为共掺薄膜的半高宽和晶粒尺寸与Cu掺杂量的关系图,通过此图可以更清楚的观察两者间的关系。3.2 Zn2+-Cu2+-TiO2薄膜厚度的分析
表2 不同样品的膜厚Tab.2 The film thickness of different samples Sample Film thickness of selected points/nm Average value/nm 1 2 3 A0 58.80 57.57 57.35 57.90 A1 58.16 56.53 58.86 57.85 A2 66.70 62.60 63.50 64.30 A3 61.50 57.30 62.80 60.50 A4 63.10 62.30 61.40 62.30 A5 73.90 71.70 72.30 72.60由图3所示,可以清晰的看到样品不同选取样点厚度的变化趋势。同一样品的不同选取点薄膜厚度的变化并不是很明显,说明实验所制备的样品薄膜表面比较均匀。其中,A3样品曲线变化最为明显,而A4与A1走势相近,因此A4样品膜厚适宜且薄膜表面较为均匀[21]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属掺杂纳米二氧化钛光催化剂的研究进展[J]. 马允,郑权. 榆林学院学报. 2020(02)
[2]钴掺杂TiO2纳米管阵列薄膜的制备及其光催化还原性能[J]. 王世琦,霍文燚,徐正超,张旭海,周雪峰,方峰. 材料研究学报. 2020(03)
[3]TiO2薄膜亲水性的优化及其光催化性能探究[J]. 周广瑞,同帜,樊璐,王佳悦,闫笑. 化学工程. 2019(12)
[4]SnO2薄膜对锆钛酸铅光电性能的提升[J]. 岳建设,李祯,王晓芳,李尔波,师娜. 硅酸盐学报. 2019(10)
[5]双金属纳米Ag/Cu负载TiO2的制备及光催化制氢活性[J]. 涂盛辉,徐翀,戴策,林立,彭海龙,杜军. 材料导报. 2019(16)
[6]溶胶-凝胶旋涂法制备Al掺杂ZnO薄膜及其光电性能的研究[J]. 王玉新,赵帅,刘国强,王磊,李真,陈苗苗. 辽宁师范大学学报(自然科学版). 2019(02)
[7]不同衬底对NiO薄膜结构和光透过性能的影响[J]. 王玉新,臧谷丹,陈苗苗,崔潇文,刘奇. 辽宁师范大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]煅烧温度对铽掺杂纳米二氧化钛及光学性能的影响[J]. 黄凤萍,辛萌,崔梦丽,郭宇煜,丁力. 化学研究与应用. 2017(11)
[9]旋涂次数对NiO薄膜结构和光透过性能的影响[J]. 王玉新,刘奇,臧谷丹,崔潇文. 辽宁师范大学学报(自然科学版). 2017(03)
硕士论文
[1]双元素共掺杂TiO2薄膜的光催化及抗菌性能研究[D]. 唐泽华.太原理工大学 2015
本文编号：3595142
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