不同温度下退火的二氧化钛纳米薄膜的光催化性能

马会中*，王记平，张兰，谭皓蕾

（郑州大学力学与安全工程学院，河南 郑州 450001）

当今社会，环境污染，尤其是水体污染问题越来越严重，而光催化技术作为一种新的水处理技术被广泛研究和应用。在众多的光催化剂中，TiO2是一种n 型半导体氧化物，具有安全无毒、化学性质稳定、价格低廉、在气相和液相中均有良好的光催化性能等优点，被大量应用在不同行业和领域，尤其是环境污染治理领域[1-2]。然而，TiO2的禁带宽度比较大，产生的电子-空穴对容易复合，粉体TiO2在水处理过程中难以分离和容易团聚等一系列问题都大大限制了TiO2光催化剂的推广和应用[2]。因此，如何使TiO2在可见光区发生光催化反应，如何有效分离光催化过程中产生的电子和空穴，以及如何提高TiO2在实际应用中的固化，都是TiO2光催化剂研究的重点[3]。

把二氧化钛制成薄膜材料固定在载体上可以更好地净化空气和降解污水[4]。采用磁控溅射法制备TiO2纳米薄膜的优点是薄膜致密性好，纯度高，均匀性佳。Karunagaran 等[5]以半径55 mm、厚度约2 mm的纯钛(99.999%)作为溅射靶材，以氧气作为反应气体，采用直流磁控溅射法制得非晶型TiO2薄膜。但TiO2纳米薄膜在制备过程中存在沉积速率较低，需要在高真空环境下生长，操作繁琐等问题。本文采用TiO2靶材进行磁控溅射，反应过程无需通入氧气。TiO2靶材属于陶瓷靶材，其导电性较差，在溅射过程中极容易产生裂纹，严重的甚至整个靶材碎成块状，故在TiO2靶材的背面加上了铜背靶。但二氧化钛只有吸收紫外光才可以进行光催化[6]，不同工艺条件下得到的TiO2薄膜在紫外光下的催化降解效率也会有所不同[7]。……