低气压等离子体制备及处理二氧化钛薄膜的研究

发布时间：2017-08-03 05:00

  本文关键词：低气压等离子体制备及处理二氧化钛薄膜的研究

  更多相关文章： 低气压等离子体 发射光谱 TiO_2薄膜 光催化 N_2和O_2等离子体处理

【摘要】：二氧化钛薄膜广泛应用于空气和水体净化,太阳能电池和自清洁等领域。制备Ti02常用方法有：溶胶-凝胶法、物理气相沉积法和化学气相沉积法等,本论文采用低气压等离子体,室温下,开展了沉积具有光催化活性的Ti02薄膜以及对所制备的薄膜进行等离子体处理的研究,得到如下的结果：1.通过电学测量和发射光谱诊断对放电过程进行研究。在纯氩气,氩气和氧气以及钛酸四异丙酯(TTIP)和氩气和氧气这三种放电体系中,放电功率均随输入功率的增加呈现线性增长的关系,而TTIP分压和氧分压对放电功率基本无影响,放电功率在3W～4 W之间变化。对于这三种放电体系的发射光谱进行诊断,其结果显示：在纯Ar放电中,增加心的流量,Ar原子激发温度降低,但是它的谱线强度增强。在Ar+O2和TTIP+Ar+O2放电中,增加氧分压,激发温度缓慢下降,但是随着输入功率的增加,Ar原子激发温度和氧原子谱线强度依次缓慢增加。2.采用低气压等离子体,室温,以钛酸四异丙酯为钛源,氧气为氧源,研究反应条件对制备的二氧化钛薄膜性质的影响。在实验所考察的范围内其结果为：Ti02薄膜的光催化活性随着氧气分压、TTIP分压、输入功率和沉积时间的增加先升高到最大值33%后,紧接着就会呈现下降的趋势。傅里叶红外吸收光谱显示所制备的薄膜含有羟基官能团,羟基的含量与薄膜光催化活性相对应,羟基含量增多,其活性增强,这表明羟基是影响薄膜光催化活性的主要因素,薄膜的紫外可见吸收光谱在365 nm处吸光度的高低也与薄膜的光催化活性的高低相一致。3.经过对制备薄膜的实验条件的考察,选用一个光催化活性最好的条件制备薄膜,将所沉积的薄膜进行N2和O2等离子体处理,450℃焙烧处理,结果表明：与未处理的相比,经过N2等离子体处理后薄膜的光催化活性由33%提高到55%,且与450℃焙烧后它的光催化活性基本一样,而经过O2处理后薄膜的活性略微有点下降。XRD谱图表明经过热处理和N2处理后有微弱的锐钛矿相特征峰出现。用N2处理后,Ti02薄膜的活性随输入功率和处理时间的变化规律呈现出先增长后基本保持不变的趋势。发射光谱结果表明N2分子转动温度从350 K上升到500 K,振动温度在4500 K与4800 K之间波动。
【关键词】：低气压等离子体 发射光谱 TiO_2薄膜 光催化 N_2和O_2等离子体处理
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2;O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1. 绪论9-21
• 1.1 等离子体概述及应用9-10
• 1.2 纳米二氧化钛薄膜10-17
• 1.2.1 TiO_2的结构与光催化应用11-13
• 1.2.2 TiO_2薄膜的制备及改性13-17
• 1.3 等离子体法制备TiO_2薄膜及研究现状17-19
• 1.4 论文的选题依据及研究内容19-21
• 2 实验部分21-28
• 2.1 TiO_2薄膜制备的实验装置21-22
• 2.2 放电的诊断方法22-25
• 2.2.1 电学测量及放电功率的计算22-23
• 2.2.2 发射光谱诊断23-25
• 2.3 TiO_2薄膜的表征及光催化评价25-28
• 2.3.1 表征方法25
• 2.3.2 TiO_2的光催化原理25-27
• 2.3.3 TiO_2薄膜的光催化评价过程27-28
• 3 低气压等离子体的发射光谱诊断28-41
• 3.1 不同放电体系的放电特性28-33
• 3.1.1 放电的电压-电流波形28-29
• 3.1.2 放电条件对放电功率的影响29-33
• 3.2 低气压等离子体发射光谱诊断33-41
• 3.2.1 Ar放电中流量和输入功率的影响33-35
• 3.2.2 Ar+O_2放电中氧气分压和输入功率的影响35-38
• 3.2.3 TTIP+Ar+O_2放电中氧气分压和输入功率的影响38-41
• 4 低气压等离子体制备及处TiO_2薄膜41-55
• 4.1 放电条件对制备薄膜的影响41-47
• 4.1.1 总气压的影响41-42
• 4.1.2 氧气分压的影响42-44
• 4.1.3 输入功率的影响44-45
• 4.1.4 沉积时间的影响45-47
• 4.2 TiO_2薄膜的后处理及N_2等离子体处理的机理研究47-55
• 4.2.1 处理气氛对薄膜性质的影响48-51
• 4.2.2 输入功率对光催化活性的影响51-52
• 4.2.3 处理时间对光催化活性的影响52-53
• 4.2.4 N_2等离子体处理的机理研究53-55
• 结论55-57
• 参考文献57-62
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况62-63
• 致谢63-64

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈焘;罗崇泰;王多书;刘宏开;;离子束轰击对电子束蒸发制备二氧化钛薄膜应力的影响[J];真空科学与技术学报;2009年02期

2 刘欢;龚树萍;刘剑桥;万久晓;周东祥;;钒掺杂二氧化钛薄膜制备与材料特性分析[J];功能材料;2011年11期

3 高立华;高松华;;二氧化钛薄膜光催化性能及改性的研究进展[J];中国非金属矿工业导刊;2012年01期

4 徐灵戈，黎甜楷，王淑琴，，徐维并;溶胶－凝胶法制备掺杂二氧化钛薄膜及其光电性能研究[J];感光科学与光化学;1995年02期

5 武正簧;制备条件对二氧化钛薄膜性能的影响(英文)[J];Journal of Natural Gas Chemistry;2001年03期

6 王祖濻,张凤宝;二氧化钛薄膜的液相沉积法制备研究[J];分子催化;2003年06期

7 成晓玲,胡社军,匡同春,曾鹏,谢光荣,汝强;纳米二氧化钛薄膜制备研究进展[J];表面技术;2005年04期

8 刁显珍;张思琦;;二氧化钛薄膜材料的制备及其性能研究[J];功能材料;2011年S2期

9 卫会云;邢杰;张笑妍;巩毛毛;李伟民;;二氧化钛薄膜的制备及退火对其形貌、结构的影响[J];光谱实验室;2011年06期

10 牟文宁;翟玉春;石双志;;低温条件下在水溶液中制备二氧化钛薄膜(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈焘;罗崇泰;王多书;金扬利;;电子束蒸发制备二氧化钛薄膜应力研究[A];中国真空学会2006年学术会议论文摘要集[C];2006年

2 林惠娟;王建和;;不同氮掺杂量及热处理温度对二氧化钛薄膜性质之影响[A];第一届两岸三地绿色材料学术研讨会论文集[C];2008年

3 胡振宇;杝肇和;_5淑美;儕屾祥;余o呙

本文编号：612681