TiO_2_SiO_2复合薄膜的制备及光学性能研究_朱永安(4)

·７２·５卷第３期　　　　　　　　　　　嘉兴学院学报　　　　　　　　　　　　　　　第２ｃｍ－１处存在两个峰，分别为ＳｉＳｉ的伸缩振动峰和ＴｉＳｉ不对称伸缩振动峰．随着ＴｉＯ－Ｏ－－Ｏ－２含量的增加前一个峰减弱，后一个峰增强．同时看到３４４０ｃｍ－１附近的羟基吸收峰明显加强，可知薄膜表面的　

羟基增多．综上可知：复合薄膜内既有ＳｉＯｉＯ２和Ｔ２分别单独形成颗粒独立成相，也存在复合氧化物；－Ｃ－Ｈ的存在说明添加的表面活性剂ＣＴＡＢ在复合薄膜中已不是处于自由状态，而是通过协同作用聚合到了无机凝胶网络中；增加ＴｉＯ２含量，薄膜表面的羟基变多或者说吸附水的能力增强．

／２．４　ＴｉＯＳｉＯ２２复合薄膜的光谱吸收特性

图４所示为将薄膜镀在载波片时，ＳｉＯ００ｎｍ波长内的光透过曲线．

由图可２不同的薄膜样品在５

知，复合薄膜在可见光的范围内有很好的透过性，而

在紫外范围内有着强烈的吸收性，对于波长在２８０

００％，这与ｎｍ以下的紫外光，其吸收率可高达１

ＴｉＯ２的能带结构有关．通过实验可知载波片基体的吸

［４］／收限约为２镀了Ｔ５０ｎｍ，ｉＯＳｉＯ２２复合薄膜的载波

片吸收边缘波长在２８０ｎｍ附近，比较之下发生了明

、吸收边显的“红移”．但比之于禁带宽度为３．２ｅｖ

缘波长为３８７．５ｎｍ的单一组分的ＴｉＯ２材料，吸收边

蓝移”有了显著的“．一方面是因为溶胶－凝胶工艺

制备的复合薄膜具有纳米结构，由于量子尺寸效应导

致材料的禁带变宽；另一方面是因为ＳｉＯｉＯ２和Ｔ２的／图４　ＴｉＯＳｉＯ２２薄膜得紫外－可见光透过率曲线

）相对于样品（蓝移”复合．在复合薄膜中，样品（１３）的吸收边缘波长显示出“．这种现象表明，

，但是同随着Ｔ蓝移”只有７ｉＯ．ＴｉＯ０％左右）２复合量的减少，吸收限表现“２薄膜的透过率比较低（

ＳｉＯｉＯｉＯ２复合后光透过率较单一的Ｔ２薄膜光透过率有较大提高．主要原因在于复合使得Ｔ２晶粒尺寸

［１０

］变小，故引起光散射变小、透过率增大．

／图５表示不同退火温度下ＴｉＯＳｉＯ２２复合薄膜的

紫外－可见光吸收曲线图，由图５可知，由于ＴｉＯ２

的复合使得复合薄膜在紫外的２００～３００ｎｍ范围有很

强的吸收，较单一的ＳｉＯ２材料在该范围的吸收有很大

加强，而此范围以外的可见光吸收是较弱的，也佐证

了复合薄膜具有高透过率．图３中１、２、３曲线分别

表示的是样品ｘ＝１．５经过２００℃、４００℃、５５０℃的

热处理后的吸收谱．通过比较，可以看出热处理温度

在５５０℃的时候，复合薄膜对紫外的吸收是最强

［１１］的，可以发现热处理温度对复合薄膜的吸收透过特

性是有影响的．

由于ＴｉＯｉＯ／图５　不同退火温度下Ｔ２是在紫外光照射下，Ｔ２价电子可以ｉＯＳｉＯ２２复合薄膜紫外－可见光吸收曲线被激发到导带，在表面形成电子－空穴对，电子将

４＋３＋ＴｉＯｉｉ　还原为Ｔ　，在表面形成电子－空穴对，与空气中的水和氧气反应生成活性羟基２表面的Ｔ

－（，所以说ＴＯｉＯ－ＯＨ）和超氧化物自由基（２）２材料紫外的强吸收和能级结构使其具有优异的光催化

［１２］性能．复合薄膜在紫外有了较高的吸收，说明光学活性物质ＴｉＯ２的复合使其具有一定的光催化性［［１３］１４］表面活性剂Ｃ能．ＴＡＢ的掺杂在一定程度上促进了ＴｉＯｉＯ２和Ｓ２的复合．