双激发源电弧蒸发法制备掺杂TiO2薄膜及光催化性能研究(3)
TiO2 + hv → h+ + e- (1)
H2O + h+ → ∙OH + H+ (2)
2H+ + e- → H2 (3)
OH- + h+ → ∙OH (4)
O2 + e- → ∙O2- (5)
∙OH + organic pollutant → CO2 + H2O (6)
∙O2- + organic pollutant → CO2 + H2O (7)
由上述的反应方程式可以看出，反应过程中产生了非常活泼的羟基自由基（∙OH）和超氧阴离子自由基（∙O2-），这些活泼自由基的氧化性很强，能够直接将一些有机物氧化成CO2和H2O这样的无机物小分子。
1.3 二氧化钛薄膜的制备方法
TiO2薄膜的制备方法有很多已被广泛采用，例如化学气相沉积（CVD）法[7]、物理气相沉积（PVD）法[8, 9]、溶胶-凝胶（Sol-gel）法[10, 11]、水热法[12]、电化学制备方法[13]等。
1.3.1 化学气相沉积法
化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）法是指通过一种或几种气态物质在真空环境下发生化学反应，生成固体小颗粒沉积在已被清洗干净的基底沉积为薄膜的方法。
使用CVD法制备TiO2薄膜常发生水解反应，原料为TiCl4、异丙醇钛和乙醇钛等。但后来研究发现TiCl4中的Cl-容易降低膜的纯度，技术改进后现在制备TiO2薄膜一般采用四异内醇钛和乙醇钛为原料。一般情况下，用化学气相沉积法制备的TiO2薄膜的纯度高、尺寸细小均匀、化学活性高、粒子的单分散性和透光率好，制备的薄膜厚度易于控制，但是制备工艺复杂技术难度大且成本较高。
1.3.2 物理气相沉积法
物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）是指在真空环境中，通过高温高能离子流或某些其它的高能方法作用于靶材料，将靶材上的小粒子激发或溅射出来，然后沉积到基底上形成待制备薄膜的方法。
PVD 方法制备 TiO2薄膜常用的方法有电子束蒸发、活化反应蒸发、射频溅射、离子束溅射、直流（或交流）反应磁控溅射等。用物理气相沉积法方法制备的TiO2薄膜对光的折射性好，密度大，容易成核，机械强度大，工艺稳定，适用于工业上的大面积膜生产。
1.3.3 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶（Sol-gel）法，属于液相法的一种，又称为胶体化学法，将钛金属醇盐或者无机钛盐溶解在有机溶剂或者水中形成均一溶液，溶质与溶剂发生水解反应形成胶体状，然后溶质聚合成凝胶，再根据基底的不同选取不同的方法，如提拉法、喷射涂膜法、旋转涂膜法等，将TiO2凝胶涂在基底的表面，然后对湿润的基底高温干燥，得到透明或者半透明的TiO2薄膜。此种方法是目前国内制备薄膜应用最广的方法之一，它具有反应产物配比容易控制、所需合成温度低、膜层纯度高、表面均匀、工艺成本低廉等优点，但是膜的附着力差，需要其它辅助方法来提高结合强度。
上一篇：硝仿及其衍生物的合成与研究