基底负偏压对CO2气相反应溅射制备C:TiO2薄膜性能的影响研究

摘要

采用射频磁控溅射法,选择CO2气相提供反应溅射时的碳和氧源,通过改变基底负偏压制备得到系列C掺杂TiO2(C:TiO2)薄膜.紫外-可见分光光度计测定薄膜的透射率并用tauc作图法得到薄膜的带隙宽度,发现基底负偏压的增加有助于带隙宽度的窄化.拉曼光谱、X射线光电子能谱表征了C:TiO2薄膜的结构和成分及元素化学键合态,分析表明,C:TiO2薄膜主要为金红石相,C元素替代氧元素与Ti结合形成Ti—C键实现了C元素的掺杂.对甲基橙的光催化降解实验表明通过气相CO2制备得到的C:TiO2薄膜具有较好的光催化活性,且随着基底负偏压值的增加,C:TiO2薄膜对甲基橙的光催化降解效率会达到一个相对峰值后开始下降.测试了薄膜表面3种标准液体的接触角并分别计算了表面能各分量,结果发现,C:TiO2薄膜受到紫外光照射后表面能中路易斯酸性分量有显著增加,这将有利于促进电子-空穴的有效分离.