TiO2 - 通过ZnO溶解形成的ZnO多孔膜

TiO₂已被广泛用作涂料和介电复合材料的原料。最近Tio.₂作为染料敏化太阳能电池的光催化剂和半导体电极已引起了广泛的关注[1,2]。尽管TiO₂高分散性粉末是理想的应用于涂料和作为原料，固体TiO₂如陶瓷或薄膜，因为易于处理光催化剂和电极。即使可以获得足够的表面积，薄膜也比陶瓷优于陶瓷。有各种形成薄膜的方法：溶胶 - 凝胶法，化学气相沉积，气溶胶沉积法和溅射法。溶胶 - 凝胶法广泛用于制造具有高比表面积的薄膜[3]。溅射方法形成致密粘附的薄膜，但难以获得多孔膜。这项工作的目的是从TIO形成一个多孔膜₂/ ZnO复合薄膜通过三簧磁控溅射和后续ZnO溶解过程。该方法基于酸和碱优先溶解ZnO的事实。三簧磁控溅射装置可以通过改变可控极的线圈电流来控制目标（外部和内部）的侵蚀区域，当使用内外的不同材料组成的靶时，可以产生固体溶液膜或渐变膜欧洲杯足球竞彩．

E实验过程

制备两种类型的薄膜;TiO₂/ZnO单层和ZnO-(TiO₂/氧化锌)tio₂在图1所示的康宁#7059玻璃基底上用三极磁控溅射装置沉积了三层薄膜。在靶体的内外分别布置Ti和Zn板，通过改变可控极线圈电流，将腐蚀区域从靶体内部切换到靶体外部。通过改变各个区域的溅射时间来调整薄膜的组成。TiO的内外溅射时间[s](以循环比表示)₂/ZnO复合薄膜设置为6/1或10/1。单层的总溅射时间为20h₂/ZnO薄膜厚度约为1μ.m。在三层的情况下，每层的溅射时间，顶部ZnO层，TiO₂/ZnO层和底部TiO₂分别为3 h、15 h和6 h，每层厚度分别为0.2、0.8和0.2μ.m分别。在溅射过程中引入99.99%的氧气进行溅射，使基片温度保持在200℃^oC．用pH为4.5的乙酸溶解氧化锌。用x射线衍射(XRD;用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM: Hitachi, S-4100)观察了微观结构。通过对亚甲基蓝溶液的分解，证实了该膜在紫外光照射下的光催化活性。亚甲基蓝分光光度法每1 h测定一次。UBEST-55)。高压水银灯（1000V）用作紫外源。

结果和讨论

如图1所示的两种薄膜类型为d使用Tripole磁控溅射装置通过Ti-Zn替代溅射捕获。图2显示了在浸入pH4.5的乙酸之前和之后的单层和三层膜的XRD图案。金红石TiO.₂和锐钛矿TiO₂在两种薄膜中都得到了2θ.峰的强度彼此不同。在TIO中，ZnO相和ZnO相和化合物都不是由Ti和Zn组成的₂/ ZnO层被Ti-Zn替代溅射沉积，即使Zn含量（外溅射时间）增加;预期的TiO.₂/ Zno Composite无法创建。认为Zn形成具有TiO的固溶体₂，而非晶态ZnO的形成可能是由于外靶溅射的粒子能量低或溅射时间短。在单层的情况下，金红石型和锐钛型TiO均存在₂当外溅射时间较短(10/1)时，只有弱金红石TiO₂当循环比为6/1时，确认峰。在这些条件下，仅使用Ti板，Anatase TiO₂优先形成，即使薄膜的沉积速度和结晶度变低，因为外溅射能量低于内部[4,5]。这种结果与TiO的趋势不同₂薄膜结构为无定形或金红石型TiO₂这是TiO的高温相₂．通过以外溅射时间形成具有Zn的固溶体，这种结构变得稳定。在溶解后，单层的组成没有显示任何变化。

图1所示。溅射膜结构的示意图。

在三层薄膜的情况下，ZnO的顶层，金红石和锐钛矿的TiO₂在浸入乙酸之前观察到XRD图案，而ZnO峰消失，只有TiO₂在浸入后，阶段仍然存在。锐钛矿型TiO₂当循环比为6/1时，比单层膜更明显。这些峰似乎不是TiO₂存放在TiO.₂/ ZnO层，但TiO的晶体结构₂其中锌含量受TiO晶体结构的影响₂沉积在衬底。结果表明，采用锐钛矿制得三层复合膜，循环比为6/1₂预期光催化剂具有高光催化活性。

（a）溶解前后单层的XRD图案

（b）溶解前后三层的XRD图案。

图2。ZnO溶解前后溅射膜的XRD图案。

图3为浸乙酸前后溅射膜的SEM图像。单层和三层膜在浸没前表面致密光滑。在ZnO溶解前，三层薄膜的柱径明显大于单层薄膜的柱径。在三层薄膜的情况下，顶部ZnO层的织构与TiO的组成无关₂从SEM图像可以看出，溶解前的/ZnO层，但溶解后的膜表面形貌有很大的不同。将柱周长蚀刻在三层膜上，周期比分别为6/1和10/1，表面进行刨削，得到粗糙表面。但氧化锌溶解后的侵蚀面积存在差异:10/1膜的侵蚀面积较窄，而6/1膜的侵蚀面积较宽。溶解机理如下。在沉积过程中，在温度为200℃的条件下，锌在柱周长处移动并析出^oC，且易于析出Zn与顶部ZnO层结合。当顶部ZnO层被醋酸溶解时，析出的锌也被溶解。在6/1膜中，由于TiO₂含6/1的/ZnO层中Zn含量高于含10/1的。由于锌偏析减小，腐蚀区域变小，周期比为10/1。从这一结果可以看出，通过改变TiO的组成来控制表面侵蚀面积是可行的₂三层的情况下/ZnO。

对于单膜，溶解前后表面没有明显的差异，出现了一些伸长的颗粒。欧洲杯猜球平台我们认为，没有顶部ZnO层的单层薄膜中Zn的行为与三层薄膜中相似，但是，由于锌不能在近表面析出，且氧化锌是锌的凝结和溶解的核心，因此表面结构没有像三层膜那样发生明显的变化。ZnO表层增强了TiO的溶解₂/ ZnO层然后可以获得更粗糙的表面。

图3。氧化锌溶解前后薄膜的SEM照片。

亚甲基蓝被单层和三层薄膜光催化分解后的典型透射光谱如图4所示。二氧化钛分解亚甲基蓝的透射光谱₂图4中还显示了仅由内溅射形成的薄膜进行比较。图5显示了亚甲基蓝在664 nm波长内每小时的透过率变化。随着分解的进行，亚甲基蓝在600和660 nm左右波长的透过率变高，但各样品的分解速率存在一定差异。尽管从SEM图像来看，单层膜溶解前后的微观结构没有任何差异，但溶解后的膜的分解活性明显提高。溶解前的6/1膜透光率变化最小，活性最低，这是由于TiO的加入₂通过ZnO降低表面的高phtocatalytic活性。溶解后的单薄膜和三膜表明光催化活性比TiO更好₂即使没有清晰的锐钛矿TiO薄膜₂阶段。由于浸入乙酸中可能使表面粗糙地显微镜，因此可能导致表面粗糙，但是通过SEM观察不能升高表面积增加。在ZnO溶解后，在6/1的循环比形成的三层膜表现出这项工作中的最高光催化活性;在4小时后，波长6/1的三层膜的透射率在664nm处，在4小时后，在19.7％至78.8％，而TiO的透射率₂胶片从20.0%上升到63.2%。这是由于在SEM图像中显示的表面积的增加。三层膜的分解活性与单层膜的分解活性基本相同，三层膜的分解活性与单层膜的分解活性相同，三层膜的分解活性与单层膜的分解活性相同，三层膜的分解活性与单层膜的分解活性相同，三层膜的分解活性与单层膜的分解活性相同，三层膜的分解活性与单层膜的分解活性相同。它是认为腐蚀部位太窄、太小，紫外线无法进入腐蚀部位(孔隙)内部。目前正在对氧化锌表层的作用和由于溶解而增加的表面量进行更详细的分析。

图4。通过使用溅射膜分解后亚甲基蓝的透射光谱。

图5．在664nm波长的每小时中亚甲基蓝的透射率的变化。

虽然通常的溅射方法只能产生较低比表面积的致密薄膜，但研究表明，通过溶解虚拟材料(如ZnO)可以增加薄膜的比表面积₂/氧化锌薄膜。虽然在本研究中使用了醋酸溶解，但光溶解可以用来溶解氧化锌₂/ Zno层。与TiO相比，溶出治疗的三层膜的光催化活性显着改善了TIO₂电影。在沉积TiO时优化溅射条件₂/ Zno层可以改变侵蚀行为。此外，通过控制腐蚀尺寸可以提高光催化活性，使得UV光可以进入。由于三簧磁控溅射装置可以形成功能梯度层结构，因此可以使用该设备的功能形成更好的光催化膜。2020欧洲杯下注官网如果表面积较大，则溶解后的三层可以施加为用于染料敏化太阳能电池的半导体电极。

结论

TiO₂利用三极磁控溅射装置，采用Ti-Zn交替溅射沉积含锌薄膜。表面由氧化锌表层和TiO的溶解而挖出₂在ZnO-（TiO）蚀刻柱周边的/ ZnO₂/氧化锌)tio₂三层膜，粗糙表面膜比TiO具有更大的表面积₂获得薄膜。通过分解亚甲基蓝色，薄膜表明了较高的光催化活性。

确认

该研究部分受到教育部，科学，体育和文化部，对年轻科学家（A），15686030,2003的补助金的支持。欧洲杯线上买球

参考

1.藤岛明(Akira Fujishima)，《TiO₂光催化作用”,牛。陶瓷。Soc。日本。， 39(2004) 499-503。

2. MichaelGrätzel，“光电化学电池”，Nature，414（2001）338-344。

3.Kazumi Kato，“多孔TiO的设计和功能”₂薄涂层通过新工艺“，材料集成，12（1999）35-40。欧洲杯足球竞彩

4. Satoru Miyairi，Noriko Bamba和Tatsuo Fukami，“电子学会诉讼程序的技术报告”，信息和c电讯工程师，CMP98-114（1998）7-14。

5.深上达夫，德冈智彦，莫莫智明和班巴典子，年代足一个tmosphereo抗氧化p对施加压力photocatalyticphenomena在一个Natase.film”,日本。j:。理论物理。， 2002年第41期。