Cu摻雜量對Zn-Cu共摻TiO 2 薄膜光學(xué)帶隙的影響
發(fā)布時間：2022-01-17 17:30
采用溶膠-凝膠旋涂法,分別以鈦酸四丁酯（Ti（OC4H9）4）為鈦源、硝酸鋅（Zn（NO3）2·6H2O）為鋅源、硝酸銅（Cu（NO3）2·3H2O）為銅源制備了不同摻雜量的Zn、Cu共摻TiO2薄膜。分別采用X射線衍射儀（XRD）、薄膜測厚儀、紫外-可見分光光度計(jì)（UV-Vis）對所制備的樣品進(jìn)行表征。結(jié)果表明:與本征TiO2和2.0 at%Zn2+-TiO2相比,Cu2+的摻雜減小了樣品的晶面間距及晶粒尺寸、增加了樣品的半高寬及比表面積,進(jìn)而提高了薄膜的光催化活性能。隨著Cu2+摻雜量的增加,樣品沿（101）晶面擇優(yōu)取向先增強(qiáng)后減弱,薄膜的吸光度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,TiO2的帶隙值由3.424 eV減小到3.325 eV。與本征Ti...
【文章來源】：光電子·激光. 2020,31(10)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
不同Cu摻雜量的Zn-Cu共摻
由上表可知,與本征TiO2和單摻Zn2+-TiO2相比,Cu2+的摻入使得樣品的半高寬增加、晶面間距減小(除A4外)、晶粒尺寸減小、比表面積增大。晶粒尺寸的減小表明,Zn2+和Cu2+的摻雜對TiO2晶粒的生長有所抑制,從而使晶粒得到細(xì)化;比表面積的增加,有效地提高了薄膜的光催化性能。晶格參數(shù)的改變可能是Zn2+(0.074 nm)和Cu2+(0.072 nm)的離子半徑與Ti4+(0.068 nm)相近,摻雜后進(jìn)入薄膜導(dǎo)致結(jié)晶度降低,產(chǎn)生缺陷。綜合晶格參數(shù)與XRD得到的結(jié)果可知,共摻樣品中摻雜量為2.0 at%Zn2+-1.0 at%Cu2+-TiO2的薄膜結(jié)晶度最好。圖2為共摻薄膜的半高寬和晶粒尺寸與Cu摻雜量的關(guān)系圖,通過此圖可以更清楚的觀察兩者間的關(guān)系。3.2 Zn2+-Cu2+-TiO2薄膜厚度的分析
表2 不同樣品的膜厚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由圖3所示,可以清晰的看到樣品不同選取樣點(diǎn)厚度的變化趨勢。同一樣品的不同選取點(diǎn)薄膜厚度的變化并不是很明顯,說明實(shí)驗(yàn)所制備的樣品薄膜表面比較均勻。其中,A3樣品曲線變化最為明顯,而A4與A1走勢相近,因此A4樣品膜厚適宜且薄膜表面較為均勻[21]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金屬摻雜納米二氧化鈦光催化劑的研究進(jìn)展[J]. 馬允,鄭權(quán). 榆林學(xué)院學(xué)報(bào). 2020(02)
[2]鈷摻雜TiO2納米管陣列薄膜的制備及其光催化還原性能[J]. 王世琦,霍文燚,徐正超,張旭海,周雪峰,方峰. 材料研究學(xué)報(bào). 2020(03)
[3]TiO2薄膜親水性的優(yōu)化及其光催化性能探究[J]. 周廣瑞,同幟,樊璐,王佳悅,閆笑. 化學(xué)工程. 2019(12)
[4]SnO2薄膜對鋯鈦酸鉛光電性能的提升[J]. 岳建設(shè),李禎,王曉芳,李爾波,師娜. 硅酸鹽學(xué)報(bào). 2019(10)
[5]雙金屬納米Ag/Cu負(fù)載TiO2的制備及光催化制氫活性[J]. 涂盛輝,徐翀,戴策,林立,彭海龍,杜軍. 材料導(dǎo)報(bào). 2019(16)
[6]溶膠-凝膠旋涂法制備Al摻雜ZnO薄膜及其光電性能的研究[J]. 王玉新,趙帥,劉國強(qiáng),王磊,李真,陳苗苗. 遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(02)
[7]不同襯底對NiO薄膜結(jié)構(gòu)和光透過性能的影響[J]. 王玉新,臧谷丹,陳苗苗,崔瀟文,劉奇. 遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(04)
[8]煅燒溫度對鋱摻雜納米二氧化鈦及光學(xué)性能的影響[J]. 黃鳳萍,辛萌,崔夢麗,郭宇煜,丁力. 化學(xué)研究與應(yīng)用. 2017(11)
[9]旋涂次數(shù)對NiO薄膜結(jié)構(gòu)和光透過性能的影響[J]. 王玉新,劉奇,臧谷丹,崔瀟文. 遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(03)
碩士論文
[1]雙元素共摻雜TiO2薄膜的光催化及抗菌性能研究[D]. 唐澤華.太原理工大學(xué) 2015
本文編號：3595142
【文章來源】：光電子·激光. 2020,31(10)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
不同Cu摻雜量的Zn-Cu共摻
由上表可知,與本征TiO2和單摻Zn2+-TiO2相比,Cu2+的摻入使得樣品的半高寬增加、晶面間距減小(除A4外)、晶粒尺寸減小、比表面積增大。晶粒尺寸的減小表明,Zn2+和Cu2+的摻雜對TiO2晶粒的生長有所抑制,從而使晶粒得到細(xì)化;比表面積的增加,有效地提高了薄膜的光催化性能。晶格參數(shù)的改變可能是Zn2+(0.074 nm)和Cu2+(0.072 nm)的離子半徑與Ti4+(0.068 nm)相近,摻雜后進(jìn)入薄膜導(dǎo)致結(jié)晶度降低,產(chǎn)生缺陷。綜合晶格參數(shù)與XRD得到的結(jié)果可知,共摻樣品中摻雜量為2.0 at%Zn2+-1.0 at%Cu2+-TiO2的薄膜結(jié)晶度最好。圖2為共摻薄膜的半高寬和晶粒尺寸與Cu摻雜量的關(guān)系圖,通過此圖可以更清楚的觀察兩者間的關(guān)系。3.2 Zn2+-Cu2+-TiO2薄膜厚度的分析
表2 不同樣品的膜厚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由圖3所示,可以清晰的看到樣品不同選取樣點(diǎn)厚度的變化趨勢。同一樣品的不同選取點(diǎn)薄膜厚度的變化并不是很明顯,說明實(shí)驗(yàn)所制備的樣品薄膜表面比較均勻。其中,A3樣品曲線變化最為明顯,而A4與A1走勢相近,因此A4樣品膜厚適宜且薄膜表面較為均勻[21]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金屬摻雜納米二氧化鈦光催化劑的研究進(jìn)展[J]. 馬允,鄭權(quán). 榆林學(xué)院學(xué)報(bào). 2020(02)
[2]鈷摻雜TiO2納米管陣列薄膜的制備及其光催化還原性能[J]. 王世琦,霍文燚,徐正超,張旭海,周雪峰,方峰. 材料研究學(xué)報(bào). 2020(03)
[3]TiO2薄膜親水性的優(yōu)化及其光催化性能探究[J]. 周廣瑞,同幟,樊璐,王佳悅,閆笑. 化學(xué)工程. 2019(12)
[4]SnO2薄膜對鋯鈦酸鉛光電性能的提升[J]. 岳建設(shè),李禎,王曉芳,李爾波,師娜. 硅酸鹽學(xué)報(bào). 2019(10)
[5]雙金屬納米Ag/Cu負(fù)載TiO2的制備及光催化制氫活性[J]. 涂盛輝,徐翀,戴策,林立,彭海龍,杜軍. 材料導(dǎo)報(bào). 2019(16)
[6]溶膠-凝膠旋涂法制備Al摻雜ZnO薄膜及其光電性能的研究[J]. 王玉新,趙帥,劉國強(qiáng),王磊,李真,陳苗苗. 遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(02)
[7]不同襯底對NiO薄膜結(jié)構(gòu)和光透過性能的影響[J]. 王玉新,臧谷丹,陳苗苗,崔瀟文,劉奇. 遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(04)
[8]煅燒溫度對鋱摻雜納米二氧化鈦及光學(xué)性能的影響[J]. 黃鳳萍,辛萌,崔夢麗,郭宇煜,丁力. 化學(xué)研究與應(yīng)用. 2017(11)
[9]旋涂次數(shù)對NiO薄膜結(jié)構(gòu)和光透過性能的影響[J]. 王玉新,劉奇,臧谷丹,崔瀟文. 遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(03)
碩士論文
[1]雙元素共摻雜TiO2薄膜的光催化及抗菌性能研究[D]. 唐澤華.太原理工大學(xué) 2015
本文編號：3595142
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