等离子合金化/热氧化复合技术制备光催化N掺杂TiO_2薄膜

摘要

目的提高316L不锈钢表面的光催化和亲水性能。方法通过等离子表面合金化技术在316L不锈钢表面制备结合良好的TiN薄膜,然后对TiN薄膜进行热氧化,得到N掺杂TiO_2薄膜。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜及紫外-可见分光光度仪对制备的N掺杂TiO_2薄膜进行表征,并通过光催化实验和亲水性实验考察其光催化性能和亲水性。结果经过空气中450℃氧化处理2 h的薄膜中存在锐钛矿晶型的TiO_2,样品中的N元素取代了部分O。未掺杂TiO_2和N掺杂TiO_2的带隙宽度分别为3.25、3.08 e V。经热氧化处理后,薄膜表面致密,无裂纹和微孔,均匀分布着尺寸相近的微小凸起物。经可见光照射150 min后,N掺杂TiO_2薄膜对亚甲基蓝溶液的最终降解率为20%。此外,N掺杂TiO_2薄膜具有较高的亲水性,可见光照射下,30 min内接触角降为8.5°。结论 N掺杂TiO_2薄膜能有效提高316L不锈钢表面的光催化和亲水性能。