CN102168247A - 一种TiO2/WO3复合薄膜的制备方法及所得薄膜的应用 - Google Patents

一种TiO2/WO3复合薄膜的制备方法及所得薄膜的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN102168247A
CN102168247A CN 201110094055 CN201110094055A CN102168247A CN 102168247 A CN102168247 A CN 102168247A CN 201110094055 CN201110094055 CN 201110094055 CN 201110094055 A CN201110094055 A CN 201110094055A CN 102168247 A CN102168247 A CN 102168247A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
tio
laminated film
preparation
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201110094055
Other languages
English (en)
Other versions
CN102168247B (zh
Inventor
杜祖亮
乔振聪
程轲
庞山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan University
Original Assignee
Henan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan University filed Critical Henan University
Priority to CN201110094055A priority Critical patent/CN102168247B/zh
Publication of CN102168247A publication Critical patent/CN102168247A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102168247B publication Critical patent/CN102168247B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明属于光电材料新能源领域，特别涉及TiO2/WO3复合薄膜的制备方法。首先使用双极脉冲磁控溅射在基底上溅射TiO2薄膜，然后在溅射好的TiO2薄膜上二次沉积WO3薄膜，将获得的复合薄膜进行退火处理即得TiO2/WO3复合薄膜。本发明采用双极脉冲磁控溅射法，制备灵活、可控性好，有望在工业中形成规模化生产。

Description

一种TiO2/WO3复合薄膜的制备方法及所得薄膜的应用
技术领域
本发明属于光电材料新能源领域，特别涉及TiO2/WO3复合薄膜的制备方法。
背景技术
近些年来，随着能源枯竭、环境污染等问题的日益严峻，寻求合适的材料来解决当前能源和环境问题引起人们的极大关注。在众多金属氧化物半导体材料中，TiO2以其无毒、吸附性强、稳定性好、活性高等特点得到了广泛的关注和研究，尤其在光催化以及太阳能的存储与利用方面有着广阔的应用前景。然而，由于TiO2为宽禁带半导体，对太阳光的利用仅局限于紫外部分，并且光生电子-空穴对的复合几率很高，导致了其应用效率的降低。因此，为了提高其电荷分离效率，减小电子空穴复合几率，通常采用阴离子掺杂或者采用复合薄膜的形式来实现。
由于WO3金属氧化物半导体与TiO2在电学、光学与电化学等方面具有很好的相似性和互补性，因此在实际应用中通常采用WO3作为耦合半导体材料。到目前为止，对于TiO2/WO3复合薄膜的制备多采用溶胶-凝胶法，虽然此方法比较简单，但由于在干燥处理过程中薄膜容易开裂，并且膜层与基底的附着力较差，很难形成大面积质量完好的薄膜，从而限制了复合薄膜的实际应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TiO2/WO3复合薄膜的制备方法，以克服溶胶-凝胶法制备的薄膜易开裂、与基底附着力差等缺点。
本发明采用的技术方案如下：
一种TiO2/WO3复合薄膜的制备方法，首先使用双极脉冲磁控溅射在基底上溅射TiO2薄膜，然后在溅射好的TiO2薄膜上二次沉积WO3薄膜，将获得的复合薄膜进行退火处理即得TiO2/WO3复合薄膜。
在基底上溅射TiO2薄膜时，条件如下：本底真空3-4×10-3 Pa，通入氩气与氧气的体积比例为2:1，工作气压0.5-0.8Pa，溅射功率为60 W，基底温度200-300℃，溅射时间为50-70min优选1h。
采用纯度为99.99%的金属钛靶，在溅射腔内通入一定比例的氧气，可以同步溅射金属钛及氧化，生成TiO2薄膜；以上所用氩气与氧气纯度皆不小于99.999%。
在溅射好的TiO2薄膜上二次沉积WO3薄膜的条件为：以制得的TiO2薄膜为基底，本底真空3-4×10-3 Pa，在溅射腔内通入体积比例为3:4的氩气与氧气，工作气压0.5-0.8 Pa，溅射功率为35 W，基底温度200-300℃，溅射时间为15s-1min。
采用纯度为99.99%的金属钨靶，并在溅射腔内通入一定比例的氧气，同步溅射金属钨及氧化，生成TiO2/WO3复合薄膜；所用氩气与氧气纯度皆不小于99.999%。双层复合薄膜粒径约100纳米。
复合薄膜退火的条件为，于400-500℃退火1.5小时。复合薄膜的退火处理可在中温箱式炉中进行。
升温速度为3℃/min。
溅射的基底可选择FTO、普通玻璃或硅片，为了便于检测，优选采用FTO基底。
本发明采用双极脉冲磁控溅射法, 首先在掺氟二氧化锡导电玻璃 ( FTO )基底上，采用金属钛靶，并在溅射腔内通入一定比例的氧气，同步溅射金属钛及氧化，生成一定厚度的TiO2簿膜；然后在TiO2薄膜上，采用金属钨靶，并在溅射腔内通入一定比例的氧气，同步溅射金属钨及氧化，二次沉积三氧化钨( WO3 )薄膜，通过实验条件控制 WO3 薄膜的厚度，得到TiO2/WO3复合薄膜，该复合薄膜在一定条件下进行退火处理。
得到的复合薄膜具有高效光电荷分离能力。原理如下：TiO2在光照下，产生光生电子与空穴，在表面与污染物发生氧化还原反应。对于TiO2/WO3复合薄膜，在光照下，光生电子与空穴明显强于TiO2薄膜,加速了氧化还原反应，使薄膜的催化性能增强。因此本制备方法获得的TiO2/WO3复合薄膜可在光催化中进行应用。
另外本申请方法获得的复合薄膜超声后用刮刀进行剥离，事实证明，薄膜很难从基底上完全剥离，可见薄膜与基底的附着力大大增强。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
本发明获得的薄膜与基底的附着力大大增强；采用双极脉冲磁控溅射法，制备灵活、可控性好，有望在工业中形成规模化生产。
附图说明
图1为实施例1中的TiO2薄膜的原子力( AFM )形貌图；
图2为实施例1中的TiO2/WO3复合薄膜的原子力（AFM）形貌图；
图3为实施例1中产物TiO2/WO3复合薄膜的瞬态光电压图谱( TPV )；
图4为实施例1中产物TiO2/WO3复合薄膜的稳态光电压图谱( SPS )。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
（1）把纯度为99.99%的钛靶与清洗好的两片FTO放入溅射室后，首先使用机械泵与分子泵把溅射腔室的真空度抽到3.0×10-3 Pa，然后按照比例为2:1（标况下的体积比，下同）充入氩气与氧气（两者纯度≥ 99.999%），使真空度达到8×10-1 Pa, 加热基底，使基底温度为200℃，调节电流为0.3A、电压为200V，溅射时间1小时，得到TiO2薄膜。
（2）溅射室通入空气，取出钛靶，换上纯度为99.99%的钨靶，取出一片溅射好的样品，再放入一片清洗好的FTO导电玻璃，真空度抽到3.0×10-3 Pa后充入比例为3:4的氩气与氧气，使真空度达到8×10-1 Pa, 加热基底，使温度为200℃，调节电流为0.1A，电压为350 V，溅射时间1分钟，即得到TiO2/WO3复合薄膜与WO3薄膜。
（3）将步骤( 1 )、( 2 )所得到的薄膜放入中温箱式炉中，在空气气氛下400℃退火1.5小时，升温速度为3 ℃/min，即得到TiO2、TiO2/WO3薄膜，表征见附图1-4。
从图3中可以看出，复合薄膜光压信号极性发生了翻转，并且强度明显增强，说明TiO2薄膜与WO3薄膜界面处起到了重要作用，使电荷分离能力显著增强。图4中也同样可以表明复合薄膜的光压信号明显强于单层膜。

Claims (7)

1.  一种TiO2/WO3复合薄膜的制备方法，其特征在于，首先使用双极脉冲磁控溅射在基底上溅射TiO2薄膜，然后在溅射好的TiO2薄膜上二次沉积WO3薄膜，将获得的复合薄膜进行退火处理即得TiO2/WO3复合薄膜。
2.如权利要求1所述的TiO2/WO3复合薄膜的制备方法，其特征在于，在基底上溅射TiO2薄膜时，条件如下：本底真空3×10-3 -4×10-3 Pa，通入氩气与氧气的体积比例为2:1，工作气压5×10-1-8×10-1 Pa，溅射功率为60 W，基底温度200-300℃，溅射时间为50-70min。
3.如权利要求2所述的TiO2/WO3复合薄膜的制备方法，其特征在于，在溅射好的TiO2薄膜上二次沉积WO3薄膜的条件为：以制得的TiO2薄膜为基底，本底真空3×10-3-4×10-3 Pa，溅射腔内通入的氩气与氧气的体积比例为3:4，工作气压5×10-1-8×10-1 Pa，溅射功率为35 W，基底温度200-300℃，溅射时间为15s-1min。
4.如权利要求3所述的TiO2/WO3复合薄膜的制备方法，其特征在于，复合薄膜退火的条件为，于400-500℃退火1.5小时。
5.如权利要求4所述的TiO2/WO3复合薄膜的制备方法，其特征在于，升温速度为3 ℃/min。
6.如权利要求1-5之一所述的TiO2/WO3复合薄膜的制备方法，其特征在于，基底为FTO、普通玻璃或硅片。
7.权利要求1-5之一制备方法获得的TiO2/WO3复合薄膜在光催化中的应用。
CN201110094055A 2011-04-15 2011-04-15 一种TiO2/WO3复合薄膜的制备方法及所得薄膜的应用 Expired - Fee Related CN102168247B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110094055A CN102168247B (zh) 2011-04-15 2011-04-15 一种TiO2/WO3复合薄膜的制备方法及所得薄膜的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110094055A CN102168247B (zh) 2011-04-15 2011-04-15 一种TiO2/WO3复合薄膜的制备方法及所得薄膜的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102168247A true CN102168247A (zh) 2011-08-31
CN102168247B CN102168247B (zh) 2012-10-03

Family

ID=44489559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110094055A Expired - Fee Related CN102168247B (zh) 2011-04-15 2011-04-15 一种TiO2/WO3复合薄膜的制备方法及所得薄膜的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102168247B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104178727A (zh) * 2013-05-22 2014-12-03 海洋王照明科技股份有限公司 导电薄膜、其制备方法及应用
KR101804327B1 (ko) 2016-07-08 2018-01-10 서울시립대학교 산학협력단 이산화티탄을 이용한 혼성 광촉매 필름 및 제조 방법
CN109453760A (zh) * 2018-11-29 2019-03-12 江西慧骅科技有限公司 一种WO3-TiO2薄膜型复合光催化剂及其制备方法
CN109609946A (zh) * 2019-03-11 2019-04-12 邯郸学院 一种银器发黑药剂及其发黑方法
CN109709737A (zh) * 2019-02-27 2019-05-03 暨南大学 一种新型电致变色薄膜的制作方法
CN109225202B (zh) * 2018-09-30 2021-06-25 辽宁大学 一种固定Z型TiO2|Ti|WO3光催化复合膜及其制备方法和应用
CN114823945A (zh) * 2022-04-27 2022-07-29 东北大学秦皇岛分校 金属/钛掺杂氧化钨肖特基结的探测器结构及制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1467023A (zh) * 2002-07-09 2004-01-14 中国科学院广州能源研究所 基体上可见光活性的光催化剂薄膜及其制备方法
CN1775349A (zh) * 2005-12-14 2006-05-24 中国科学院上海硅酸盐研究所 氧化钨修饰的可见光活性的纳米氧化钛光催化剂及其方法
CN1844000A (zh) * 2006-04-21 2006-10-11 暨南大学 一种具有可见光响应的永久自清洁玻璃及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1467023A (zh) * 2002-07-09 2004-01-14 中国科学院广州能源研究所 基体上可见光活性的光催化剂薄膜及其制备方法
CN1775349A (zh) * 2005-12-14 2006-05-24 中国科学院上海硅酸盐研究所 氧化钨修饰的可见光活性的纳米氧化钛光催化剂及其方法
CN1844000A (zh) * 2006-04-21 2006-10-11 暨南大学 一种具有可见光响应的永久自清洁玻璃及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Vacuum》 20041231 Hiroshi Irie et al. Interfacial structure dependence of layered TiO2/WO3 thin films on the photoinduced hydrophilic property 第626页左栏倒数第12行至右栏第25行和第629页左栏第16-36行 1-7 第74卷, 第3-4期 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104178727A (zh) * 2013-05-22 2014-12-03 海洋王照明科技股份有限公司 导电薄膜、其制备方法及应用
KR101804327B1 (ko) 2016-07-08 2018-01-10 서울시립대학교 산학협력단 이산화티탄을 이용한 혼성 광촉매 필름 및 제조 방법
CN109225202B (zh) * 2018-09-30 2021-06-25 辽宁大学 一种固定Z型TiO2|Ti|WO3光催化复合膜及其制备方法和应用
CN109453760A (zh) * 2018-11-29 2019-03-12 江西慧骅科技有限公司 一种WO3-TiO2薄膜型复合光催化剂及其制备方法
CN109709737A (zh) * 2019-02-27 2019-05-03 暨南大学 一种新型电致变色薄膜的制作方法
CN109609946A (zh) * 2019-03-11 2019-04-12 邯郸学院 一种银器发黑药剂及其发黑方法
CN114823945A (zh) * 2022-04-27 2022-07-29 东北大学秦皇岛分校 金属/钛掺杂氧化钨肖特基结的探测器结构及制备方法
CN114823945B (zh) * 2022-04-27 2024-04-09 东北大学秦皇岛分校 金属/钛掺杂氧化钨肖特基结的探测器结构及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102168247B (zh) 2012-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102168247B (zh) 一种TiO2/WO3复合薄膜的制备方法及所得薄膜的应用
Luo et al. TiO2/(CdS, CdSe, CdSeS) nanorod heterostructures and photoelectrochemical properties
Sung et al. Sputter deposition and surface treatment of TiO2 films for dye-sensitized solar cells using reactive RF plasma
CN103050572B (zh) 一种钙钛矿/石墨烯复合薄膜电极的制备方法
CN109402656B (zh) 一种磷化钴修饰钼掺杂钒酸铋光电极的制备方法
CN102912308B (zh) 一种低相变温度二氧化钒薄膜制备工艺
CN105609643B (zh) 一种钙钛矿型太阳能电池及制备方法
Wang et al. Enhanced photoelectrochemical water splitting on hematite thin film with layer-by-layer deposited ultrathin TiO2 underlayer
CN108796532B (zh) 氧化镍—氧化亚铜同质结光电阴极及其制备方法和在光催化中的应用
JP2016538709A (ja) 酸化チタンベースのスーパーキャパシタ電極材料及びその製造方法
CN109267010B (zh) 一种钛氧化合物柔性光电腐蚀薄膜及其制备方法
CN107570190B (zh) 碳掺杂氮化碳薄膜电极的制备方法
CN101950605B (zh) 柔性基体材料表面获取多孔高纯锐钛矿相二氧化钛薄膜的工艺
CN106848494A (zh) 一种碳自掺杂氮化碳纳米薄膜电极的简单制备方法
CN103361631B (zh) 一种用于光催化的氧化锌掺杂氧化钛薄膜的制备方法
CN104518091A (zh) 有机-无机钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN100477133C (zh) 近红外高透射率多晶透明导电氧化物薄膜及其制备方法
CN101834068A (zh) 一种用于染料敏化太阳能电池的核壳结构阳电极及其制备方法
CN104377261B (zh) 一种制备CdTe薄膜太阳能电池板方法
Krýsa et al. α-Fe2O3/TiO2 stratified photoanodes
CN105990524A (zh) [6，6]-苯基-c61-丁酸(pcba)作为界面修饰层制备高效率平面异质结钙钛矿结构的太阳能电池
CN107819074A (zh) 一种基于石墨烯的半透明太阳能电池
CN107808928A (zh) 一种基于石墨烯的有机无机杂化太阳能电池
Chen et al. Anode growth of DSSCs by flat-flame chemical vapor deposition method
CN102437209B (zh) 一种光电催化薄膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121003

Termination date: 20180415

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee