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磁控溅射制备Cu₂O和Cu₂O/TiO₂复合膜及其光催化活性

刘灿 , 魏子栋 , 张骞 , 胡宝山 , 齐学强 , 陈四国 , 丁炜

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.00395

采用直流反应磁控溅射的方法在普通玻璃上沉积得到Cu₂O、TiO₂和Cu₂O/TiO₂复合薄膜. 用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对薄膜的晶体结构、表面形态和薄膜元素组成进行了分析. XRD结果表明, 当反应溅射时间为5 min时, Cu₂O薄膜由单一的(111)晶面组成; 反应时间的延长促进了Cu₂O(110)和(220)晶面的生长. 通过计算得出Cu₂O(111)更有利于对O₂的吸附. 进一步使用氙灯作为光源, 用薄膜对亚甲基蓝(MB)的降解率来表征光催化活性. 结果表明, Cu₂O/TiO₂复合薄膜的光催化效果随着Cu₂O含量的增加升高而后降低, 当Cu₂O含量为2.6mol%时, 光催化活性最高. 光催化效率的提高主要归因于Cu₂O的加入引起光生电子-空穴的分离, 而过量的Cu₂O会延长光生电子迁移到Cu₂O/TiO₂界面和空穴迁移至表面所需要的时间, 使电子和空穴复合的几率增大, 从而降低了量子效率.

关键词: 磁控溅射; 氧化亚铜; 复合薄膜; 光催化