溶胶凝胶法制备Zn掺杂TiO2薄膜的表征和光电化学行为

• Published in: 中国有色金属学报（英文版） Vol. 26; no. 8; pp. 2109 - 2116
• Main Authors: 乔丽英, 谢奉妤, 谢明辉, 龚才华, 王维朗, 高家诚
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 重庆大学 材料科学与工程学院，重庆 400045 2016; 重庆大学 国家镁合金材料工程技术研究中心，重庆 400044%四川师范大学 化学与材料科学学院,成都,610068%重庆大学 材料科学与工程学院,重庆,400045
• Subjects: TiO2薄膜; photocathodic protection; 光阴极保护; Zn-doping; photoelectrochemical activity; 溶胶凝胶法; 光电化学性能; 锌掺杂; TiO2 films; sol-gel method
• ISSN: 1003-6326
• DOI: 10.1016/S1003-6326(16)64325-X

采用溶胶?凝胶法在纯钛基体上制备Zn掺杂纳米TiO2薄膜(Zn?TiO2)，研究不同热处理温度下Zn 掺杂对纳米TiO2薄膜的物理性能、光阴极保护效果和光电化学性能的影响。研究表明，与未掺杂TiO2薄膜相比，Zn的加入提高了Zn?TiO2薄膜的光电化学响应，在300°C热处理后的薄膜使金属基体的电极电位下降最大，降低了897 mV。SEM?EDS分析表明，Zn在掺杂薄膜中的分布不均匀，XRD结果显示Zn掺杂的薄膜比未掺杂的薄膜晶粒更细小。红外光谱结果表明，TiO2晶粒表面有Zn—O键生成。紫外光谱表明，Zn掺杂使Zn?TiO2吸收带边红移，扩大了TiO2的光响应范围。根据Mott?Shottky曲线可知，Zn?TiO2薄膜比纯TiO2薄膜的平带电位更负，载流子量更大。这说明在平带电位、载流子量和空间电荷层宽度的协同作用下，300°C热处理后的Zn?TiO2薄膜表现了最佳的光电化学响应。