熱處理對二氧化鈦/氧化銅復(fù)合材料晶體結(jié)構(gòu)與光生電荷分離率的影響

吳小強(qiáng)，胥 巧，覃鳳秋，陳鴻錦，王牟博，朱曉東

(成都大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 四川 成都 610106)

0 引 言

二氧化鈦(TiO2)由于其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒無害與成本低等優(yōu)點(diǎn)在環(huán)保領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[1].但是，純TiO2禁帶寬度較寬(銳鈦礦，3.2 eV)，太陽光的利用率低.此外，光生電子與空穴容易復(fù)合，使得參與氧化還原反應(yīng)的載流子數(shù)量較少，因而限制了TiO2在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用[2].

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對TiO2進(jìn)行半導(dǎo)體復(fù)合改性研究，由于導(dǎo)帶和價(jià)帶位置不同，兩種半導(dǎo)體復(fù)合后，光生電子會遷移到導(dǎo)帶位置靠下的半導(dǎo)體導(dǎo)帶中，而空穴會遷移到價(jià)帶位置靠上的材料中，這樣使得光生電子與空穴有效地分離，抑制復(fù)合，進(jìn)而提高了量子利用率.賈艷蓉等[3]在TiO2基體上復(fù)合SnO2制備出復(fù)合半導(dǎo)體，在太陽光的照射下會激發(fā)電子聚集在SnO2上，產(chǎn)生的空穴易聚集在TiO2上，因此光生電荷的復(fù)合率降低，量子利用率提高.華楚琪等[4]將TiO2與氧化鐵復(fù)合，解決了TiO2光吸收范圍窄，光生電子與空穴易結(jié)合等缺陷，有效提高了對太陽能的利用率以及催化效率.Padmaja等[5]研究在表面活性劑作用下，采用溶膠凝膠法制備了介孔SrTiO3/TiO2復(fù)合材料，結(jié)果表明復(fù)合材料的晶粒尺寸與禁帶寬度均小于純TiO2，且添加表面活性劑后晶粒尺寸與禁帶寬度進(jìn)一步減小，有利于提高光源利用率.

TiO2有銳鈦礦、金紅石與板鈦礦3種晶體結(jié)構(gòu).通常在400～600 ℃的溫度范圍內(nèi)銳鈦礦逐漸轉(zhuǎn)變成金紅石.加入其他元素會影響銳鈦礦向金紅石的轉(zhuǎn)變，有些元素抑……