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低电位下钛表面阳极氧化物薄膜的制备及其结构研究

作　者: 王莹莹
导　师: 夏正斌
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 二氧化钛阳极氧化薄膜结构低电位
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

节约能源和资源、保护生态环境、实现可持续发展是当今世界发展的趋势和要求。TiO₂材料具有特殊的物理化学性质,在治理环境污染、开发新型太阳能电池、制备各种传感器以及抗菌材料等领域有着广泛的应用前景。不同的制备方法,以及相同的制备方法、不同工艺条件下获得的TiO₂薄膜材料都具有不同的表面结构特征。因此,有必要对钛表面氧化物的形成过程及其机理进行相关的研究和探讨,为制备具有特殊形态和功能的TiO₂薄膜材料提供依据。本文在三电极体系中,采用阳极氧化的方法来制备TiO₂薄膜。以离子溅射法沉积在硅片上的钛薄膜和高纯钛片为工作电极,铂电极为对电极,Ag/AgCl为参比电极,电化学工作站（瑞士万通AUTOLAB PGSTAT100）为阳极氧化设备,采用循环扫描伏安法和恒电位氧化法对工作电极进行氧化,采用原子力显微镜（AFM）、扫描电镜-能量谱仪（SEM-EDS）、椭圆偏振光仪（SE）、拉曼光谱仪（Raman）等对得到的氧化膜进行表征,研究氧化电压以及氧化时间对TiO₂薄膜结构及组成的影响。结果表明:高电位下获得的氧化膜具有更加粗糙的表面和更大的薄膜厚度;氧化电位的升高及氧化时间的延长有利于氧化膜中低价钛离子(Ti²⁺、Ti³⁺)向高价钛离子(Ti⁴⁺)转化以及结晶态氧化物的形成。采用循环伏安法,以-280mV为起始氧化电位,扫描速率为0.05mV/s,循环扫描5次,当最高氧化电位为1000mV时,根据SE测试结果,得到的氧化膜厚度为1.21nm、锐钛矿TiO₂含量为28.31%;采用恒电位氧化法,氧化电位为8V,氧化时间为1h以及氧化电位为30V,氧化时间为10min时,根据拉曼光谱测试结果,得到的氧化膜中均含有锐钛型TiO₂。

低电位下钛表面阳极氧化物薄膜的制备及其结构研究

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