PlasmaProcessingApproachtoMolecularSurfaceTailoringofNanoparticles:

ImprovedPhotocatalyticActivityofTiO2第七組：孫正亮sc06014055

仇鵬飛sc06014064

聶恒昌sc06014039

高國軍sc06014004

韓士奎sc06014002PECVD等離子體中含有大量由中性粒子電離所產(chǎn)生的正離子和電子，由于電子質(zhì)量小，在與重離子碰撞時只損失極小一部分能量，而離子從電場中獲得的能量則在頻繁的碰撞中傳給傳給中性粒子，所以，在低溫等離子體中，電子、離子、中性粒子具有不同的溫度。等離子體增強化學反應，使沉積溫度降低，在低真空條件下，氣體產(chǎn)生輝光放電形成等離子體。在低溫等離子體中，電子的溫度比普通氣體分子的平均溫度約高10-100倍，使本來需要在高溫下進行的化學反應由于反應氣體的電子激活而在相當?shù)偷臏囟认逻M行。反應氣體的化學鍵在低溫下就可以被打斷，所產(chǎn)生的活化分子，靠原子基團之間的相互反應，最終沉積生成薄膜。此過程被稱為等離子體增強的化學氣相沉積（Plasma-EnhancedChemicalVaporDeposition,PECVD）光催化劑——TiO2當TiO2在光照下能量大于3.2ev時，電子由價帶被激發(fā)到導帶，并在價帶上產(chǎn)生一個帶正電的空穴，空穴與導帶上的電子能重新合并產(chǎn)生光，或者和一些吸附在催化劑表面的H2O.OH-，02或有機物質(zhì)反應。光催化反應機理包括的過程：1.光激發(fā)過程2.吸附過程3.復合過程4.捕集過程5.其它自由基反應。這樣光能就可在短時間內(nèi)以化學能的形式貯藏起來，實現(xiàn)光能與化學能之間的轉(zhuǎn)化。光激發(fā)過程:TiO2+hv→e-+h+復合過程:e-+h+→heat

這種空穴——電子之間會發(fā)生快速復合，使光催化效應的產(chǎn)生受到了限制，因此通過減緩載流子的復合可以提高光催化劑的活性。常用摻雜改性提高光催化劑的催化效率。半導體復合能提高TiO2光催化系統(tǒng)的電荷分離效果.擴展TiO2光譜響應范圍.是提高TiO2光催化性能的有效手段。比如最近的半導體復合的研究。在這次研究中，我們采用半導體復合技術，通過使用PECVD方法來制備TiO2與SnO2的復合物。通過對一種acidorange(AO7)光催化效應與未經(jīng)表面修飾的TiO2進行比較，可以觀察到光催化效應有了很大的增強，大約提高到80%實驗過程

1、復合催化劑的制備：預處理：TiO2（d=21nm）在氧氣的等離子的處理下，除去碳（P=8mTorr,p=100W）復合催化劑的制備：TiO2（處理過）在四甲基錫（TMT）單體引發(fā)PECVD過程。六氟丙稀氧化物（C3F6O）摻入TMT中制得另一組復合物，、2、含偶氮有機染料的光催化氧化通過其對AO7的催化反應，來檢測其催化效率3、含錫薄膜的表征用傅立葉紅外光譜(FT-IR),X-射線光電子光譜學(XPS),X-射線衍射(XRD),原子力顯微鏡(AFM),和透射電子顯微鏡(TEM)對制備的復合催化劑進行表征，結果討論：討論這次研究的主要目的是評估通過使用等離子處理方法來制備的TiO2納米顆粒的性能。通過使用PECVD操作一個360旋轉(zhuǎn)的反應器，可以在涂層過程中給納米顆粒提供強有力的攪動和混合。另外，在等離子發(fā)射中襯底自發(fā)產(chǎn)生的負偏壓提供了一種相斥的靜電力作用，這可能起到減小顆粒團聚的作用。并且還會減小顆粒尺寸上。在這次工作中，選擇TiO2來評估PECVD涂層技術是基于下面一系列考慮。一方面在于已經(jīng)可以制得表面修飾較好的TiO2納米顆粒，并且已有的催化劑反應可用來檢測涂層過程中的全部功效。另外，由于考慮到TiO2的大量商業(yè)作用，選擇TMT作為單體是因為已經(jīng)證實了SnO2可以有效的提高TiO2的光催化作用。兩個半導體之間存在一定的能量失配有利于減少電子空穴對的復合。實現(xiàn)這種性能的提高的一個重要的條件是要在兩個半導體之間得到一個好的物理接觸。這在等離子方法表面修飾中可以得到很好的實現(xiàn)。本次工作中兩種半導體材料的直接接觸的效果可以與用其他各種各樣的物理混合方法制備的材料進行比較。很明顯的，如在本次研究中所顯示的一樣，PECVD方法可以應用于在顆粒上得到直接摻雜有半導體材料的涂層最后，需要指出，PECVD設備的參數(shù)和沉積時間可以進一步優(yōu)化，從而使化合物顆