大气压介质阻挡放电线状等离子体均匀沉积TiO2光催化薄膜

TiO2薄膜广泛应用于光催化消除污染物、自清洁、抗菌及染料敏化的太阳能电池等方面。大气压介质阻挡放电（DBD）等离子体制备薄膜技术，颇具发展前景。该技术工业应用需解决的一个关键问题是解决薄膜沉积的均匀性。本项目通过DBD线状等离子体与基片的匀速移动相结合，开展大气压DBD等离子体均匀沉积TiO2光催化薄膜的研究。利用质谱和发射光谱手段，开展该体系的反应动力学与等离子体诊断的研究，并结合TiO2薄膜对室内空气中典型挥发性有机污染物甲醛的光催化性能评价及其表征测试结果，揭示TiO2光催化薄膜的大气压DBD线状等离子体沉积机理，优化其沉积工艺条件，开创一种高效和大面积均匀沉积TiO2光催化薄膜新技术。

本项目通过介质阻挡放电（DBD）线状等离子体与基片的匀速移动相结合，开展了大气压下均匀沉积TiO2光催化薄膜的研究。以TiCl4和O2为钛源和氧源，通过N2对TiO2薄膜沉积过程的调制，成功地一步制得高活性的TiO2光催化薄膜。阐明了N2对等离子体沉积TiO2薄膜的调制效应，并结合发射光谱诊断手段，探讨了N2对等离子体沉积过程的调制机理。随N2含量增加，N2振动温度升高，Ar原子激发温度降低，而气体温度基本不变。分别从薄膜的厚度和平面方向，通过SEM观测和紫外-可见吸收光谱对线状等离子体制得的TiO2薄膜均匀性进行了证实。采用XPS对沉积薄膜的化学组成进行了表征，薄膜中未检测到氮掺杂。Raman, XRD和FT-IR测试结果表明沉积所得的薄膜主要是羟基化的无定形TiO2。沉积所得的薄膜都具有光催化活性。