用溶膠-凝膠法制備了摻雜CuO的納米級SnO₂/TiO₂的復(fù)合溶膠,再用旋涂法在普通玻璃基片上鍍膜,經(jīng)干燥和煅燒等熱處理后獲得CuO摻雜的不同層數(shù)和復(fù)合形式的薄膜,包括:TiO2薄膜、CuO/TiO2薄膜、混合型及疊層SnO₂/TiO2復(fù)合薄膜以及摻雜CuO的SnO₂/TiO2混合、疊層的復(fù)合薄膜,通過對照實(shí)驗(yàn)探究了摻雜含量、熱處理溫度、復(fù)合形態(tài)等因素對樣品結(jié)構(gòu)和性能的影響。以XRD、SEM、TEM、EDS、UV-Vis等方法對薄膜作了表征,并以甲基橙為探針考察了薄膜樣品的光催化性能。結(jié)果表明:薄膜材料的晶型為銳鈦礦型,結(jié)晶度也較高;表面未出現(xiàn)明顯開裂,薄膜平整致密,結(jié)合強(qiáng)度好、顆粒大小均勻,粒徑分布在20 nm左右;EDS表明所得薄膜中成功引入Cu元素,出現(xiàn)與之一致的元素譜形;UV-Vis結(jié)果顯示摻雜CuO以及SnO₂與TiO₂形成復(fù)合結(jié)構(gòu)使得在紫外-可見光區(qū)的吸收強(qiáng)度都比原來TiO2明顯加強(qiáng)。光催化性能實(shí)驗(yàn)表明CuO摻雜的SnO₂... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SnO2晶胞結(jié)構(gòu)圖

從式2.7可知，所制樣品的品質(zhì)受多種因素綜合影響。對于既定的溶膠，σ、ρ、g均為定值。此涂膜法對鍍膜基片的大小和形狀要求比較寬泛。圖2.2為旋涂法和浸漬法的工作裝置示意圖。在本文實(shí)驗(yàn)中，均采用勻膠機(jī)旋涂法。圖 2.2 旋涂法與浸漬法鍍膜示意圖2.2 SnO2/TiO2復(fù)合薄膜光催化原理半導(dǎo)體光催化劑需要材料有高的量子利用效率，即對紫外-可見光有較大范圍地響應(yīng)和高的催化活性，核心就是光子更多的轉(zhuǎn)換成有效電子和空穴，復(fù)合半導(dǎo)體因其改善效果明顯，倍受青睞， SnO2/TiO2復(fù)合薄膜具體包括混合結(jié)構(gòu)、疊層結(jié)構(gòu)、核殼結(jié)構(gòu)等形式，其中前兩種易于合成，制備簡單，并且可以獲得多層薄膜而被廣泛應(yīng)用，后者對控制要求較高使用也不方便，研究和討論都較少[5]。對于混合結(jié)構(gòu)SnO2/TiO2，前驅(qū)體為SnO2溶膠和TiO2溶膠

導(dǎo)體間光生電子-空穴的輸運(yùn)與分離。TiO2和SnO2的導(dǎo)帶分別位于- 0.34 V和+0.07 V處，而價(jià)帶位于+2.87 V和+3.67 V處[6]，因?yàn)閮烧呔哂衅ヅ涞膶?dǎo)帶和價(jià)帶，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)后，光激發(fā)在TiO2的價(jià)帶上，電子與空穴相分離，電子從TiO2導(dǎo)帶遷移到SnO2導(dǎo)帶上，聚集于SnO2表面，減少TiO2表面電子與空穴的復(fù)合，提高TiO2表面空穴的濃度；空穴從SnO2表面遷移到TiO2表面，從而減少了SnO2表面電子與空穴的復(fù)合，同時(shí)也提高了SnO2表面的電子濃度，光生電子和空穴發(fā)生很大程度的分離，復(fù)合幾率減少，雙雙提高了光催化效率。Tada等[65]人研究表明，這類疊層結(jié)構(gòu)顯示了比單一結(jié)構(gòu)催化劑的光催化效率顯著提高，相對于混合結(jié)構(gòu)，疊層結(jié)構(gòu)的制備工藝略顯復(fù)雜，需要多次干燥和熱處理。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：2926584