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煅烧温度的影响光催化二氧化钛薄膜的性质和照片由EB-Gun和溶胶-凝胶法

*通信:

拉维人力资源、研究生和研究Centre-Bharathi大学,物理系,bharathinagara - 571422,印度,电话:9482276316;电子邮件: (电子邮件保护)

文摘

在本文中,我们展示的二氧化钛纳米光催化材料。制作二氧化钛纳米薄被沉积在玻璃基板上使用PV-EBE方法以及溶胶-凝胶法旋转涂布技术。存在标本显示纳米晶锐钛矿阶段。光学和电子束曝光的光催化性能和SGD电影进行比较。电影的反射率增加而提高煅烧温度从3000°C和5000°C的粒子的生长。的折射率SGD电影明显增加从1.78到2.118后加热在5000°C的电子束曝光电影略微增加从1.9到2.1。SGD电影表现出更好的活动照片然后电子束曝光的电影一直在解释孔隙度和Ti3 +离子的形成在煅烧过程中,电子束曝光的电影最好的光学活动然后SGD电影。

关键字

电子束蒸发(电子束曝光);溶胶-凝胶沉积(SGD)、薄膜、照片的活动

介绍

二氧化钛(TiO₂)最近在光催化领域备受关注。二氧化钛是一种宽禁带半导体与许多有趣的特性,如对可见光透明、高折射率、低吸收系数。除了这些属性,其著名的光催化分解有机物的能力来利用环境的业务,即。、有机污染物处理。扩大其适用性,易于生产和再现性必须是安全生产成本和产品质量。TiO₂电影已经被各种真空技术准备等物理气相沉积(1,2),和降水3,4]。

醇盐溶胶-凝胶过程(5)已成为日益TiO的最有前途的技术之一₂薄膜。TiO的属性₂电影强烈依赖于其微观结构,应严格控制,以获得一个定制的性能。溶胶-凝胶涂层方法是一种有前途的方法,因为电影的组织很容易通过改变溶液成分和沉积条件控制的。此外,它提供了统一的多孔TiO₂电影和大的比表面积,这是有利的在实现好的活动照片。在目前的研究中,TiO₂电影在soadlime玻璃是由电子束曝光和溶胶-凝胶法旋转涂布方法。光学和电子束曝光的光催化性能和SGD电影了。的沉积TiO₂电影使用UV-visible-ray衍射(XRD)表征。

实验技术

TiO₂薄膜沉积在钠钙玻璃的电子束曝光和SGD方法。涂料之前,玻璃衬底与丙酮冲洗,然后用去离子水彻底清洗。电子束曝光TiO₂电影是沉积在真空室配备一个电子束枪。详细描述实验配置的其他地方(6- - - - - -13]。二氧化钛薄膜沉积在传统高真空沉积单元疏散的扩散泵、旋转泵组合。5×10的基准压力⁶托经常获得在两个小时。起始材料TiO₂pellates (~ balzer说,99.8%)使用电子束vaporated枪~ ESV-6, Leybold Hereaus。所需的氧气压力保持使用针阀和测量热阴极电离计使用的基质是钠钙玻璃板块的25毫米直径2毫米厚。这些都是安装在球形工作持有人和旋转得到均匀的膜厚。基质被加热到1800°C .Film厚度和沉积的速率检测,并且采用了石英晶体监控(英尺分3,爱德华兹),而光学监控(OMS 2000年Leybold Hereaus)被用来监测原位膜透光率的电影。电影的光谱透射比使用紫外可见空气中被记录光谱学日本岛津公司、uv - 1650 PL模型准备SGD索尔在细节描述(14]。

准备索尔是沉积在sadalime玻璃衬底与旋转速度在60秒3000 rpm沉积电影前加热半小时在800°C h然后教廷在不同的温度下从3000°C到5000°C的3小时低沉的焚化炉修改多孔形态。电影技术测量了信封的厚度(15- - - - - -17]。x射线衍射分析的电影是由x射线衍射仪使用铜Ka辐射。光传输和使用紫外可见反射光谱被记录下来光谱学日本岛津公司,uv - 1650 PL模式。

结果与讨论

TiO的反射率₂薄膜

在这项研究中,SGD电影经历了相同的热处理电子束曝光的电影。TiO的紫外可见光谱₂薄膜由电子束曝光和SGD方法干扰的波长范围300 - 1000 nm乐队振荡随煅烧温度的增加而降低。

此外,TiO的反射率₂薄膜增加而增加随着煅烧温度的增加从3000°C到5000°C。注意反射率电子束曝光的电影并没有改变在3000°C和SGD电影反射率的增加在3000°C。显著增加反射率在5000°C是由粒子的生长。从上面的图1。说明了折射率和TiO的孔隙度₂电影中列出表1。准备TiO的折射率₂薄膜测量光谱反射率的计算。这项工作中所使用的评价方法是基于弱吸收的反射光谱的分析这部电影不吸收衬底上沉积(12]折射率n (k)的光谱范围计算通过使用:

表1:TiO的折射率和孔隙度₂电影。

电子束曝光沉积薄膜的厚度约为540 nm和SGD电影厚度约380海里估计包络技术,它提供了最适合的测量光谱。电影被认为是均匀的沉积计算。TiO的孔隙度₂电影是计算使用以下方程(13]

在nd无气孔的折射率是锐钛矿(= 2.52)14)和n是多孔薄膜的折射率。这是出现在表1的折射率SGD电影从1.789增加到2.1182在加热至3000°C和5000°C。SGD电影的孔隙度大大减少从58.83%降至34.83%。因此,SGD电影比电子束曝光电影更多孔15%在3000°C。内部的小孔烧结率高,TiO SGD电影₂粒子增长intra-agglomerate致密化导致的孔隙度大幅度下降在5000°C (15]。密集的电子束曝光的孔隙度电影发现煅烧温度相对不敏感。图2。说明了XRD TiO的模式₂电影在不同的温度下煅烧3 h。XRD数据表明SGD电影无定形的本性。TiO的₂电影在5000°C煅烧晶锐钛矿。

8.12 MB水溶液的lM photocatalyzed石英电池(10×10×9×45毫米³在250°C。TiO的₂沉浸在电影的解决方案由365 nm紫外线灯辐照(130 lW /厘米²)。日本岛津公司UV - 1700紫外可见分光光度计是用来测量吸收光谱MB水溶液的365 nm紫外线照射时间的函数。薄膜催化剂通常比动力的表面积,因此较低的内在活动照片电影通常是小于的粉末(16]。其次,对于SGD电影、Ti^{3 +}离子在煅烧形成,它证实了XPS数据所示图3。从上面的结果减少Ti^{4 +}Ti^{3 +}whioch帮助降解的有机残留物,如酒精和不水解的醇盐。从周边TiO有机残差绘制氧原子₂网络。“透明国际”^{3 +}离子TiO的表面上₂电影可能陷阱photogenerated电子,从Ti3 +表面状态转移到O2 Ti的吸附在活跃的网站^{3 +}。这导致减少photogenerated电子和空穴的复合。更大数量的Ti3 +离子的形成很大程度上有助于TiO的感光的增强₂电影(16,17]。另一方面,Ti^{3 +}离子可能不会在电子束曝光的电影形式。江et al。18]。然而,长时间在空气中加热会导致比表面积降低,这也限制了TiO的光催化活性₂电影(19]。XRD TiO的模式₂薄膜沉积在玻璃基板显示峰锐钛矿在5000°C,而超过5000°C的退火温度没有实现光催化剂(图4- - - - - -6)。

正如之前所看到的,XRD TiO的模式₂薄膜沉积在玻璃基板没有锐钛矿的山峰高达3000°C。超过5000°C的退火温度不可以实现的。因此,TiO₂电影的金红石晶体不作为光催化剂在目前的研究。结果表明,热处理温度和时间可以影响光降解的速率。样品都是在完整的锐钛矿相在5000°C和显示最佳的降解率。据报道,人们已经发现TiO的光催化活性₂随锐钛矿的结构形式和更高形式比金红石形式(20.,21]。

PhotoCatalytc退化

结论

的折射率光学研究表明as-deposited SGD电影大幅增加在加热在500°C显示有效的光降解亚甲基蓝,UVA照射下进行,表明降解只在TiO的存在是有效的₂光催化剂。此外,光降解是强烈依赖于晶体的性质和微晶尺寸的电影。SGD TiO的₂电影被认为是优越的照片活动由于Ti的形成^{3 +}离子和高多孔比电子束曝光TiO的电影₂电影。

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