超亲水性TiO2光触媒薄膜制备及特性之研究.PDFVIP

超親水性TiO2 光觸媒薄膜製備及特性之研究 1 1 1, 2 朱家和 潘寶慧 *連水養 1 2 明道大學 材料科學與工程學系 太陽光電研究中心 (P0960106) 本研究主要以溶膠-凝膠法製備二氧化鈦薄膜，探討二氧化鈦(TiO )在不同溫度退火下之薄膜 2 親水特性 ，TiO2 薄膜經過300~800 C退火後 ，經由XRD 結果發現薄膜在 400 C退火後開始產 生Anatase 結晶晶相 ，隨著退火溫度越高 ，Anatase 結晶強度越強 ，但超過 700 C退火後也出現 Rutile 結晶晶相 。經由 SEM觀察不同溫度 下之微結構變化 ，我們發現薄膜表面形貌隨退火溫度 升高而結晶晶粒越明顯，表面粗糙度也隨著溫度增加而增加。最後以水滴接觸角量測薄膜之親水 性質 ，由實驗結果發現 ，水接觸角會隨著 Anatase 結晶成長擁有親水性而降低，Anatase 結晶強 度越強 ，接觸角越低則提高薄膜親水性質 ，但隨著 Rutile 結晶晶相 成長，造成疏水性質 ，接觸角 隨之 上升。本研究最佳結果以600 °C退火 1 小時，可以得到 4.9度之水接觸角度 ，使得 TiO2 薄 膜 擁有超親水性質 ，達到自潔效果 。 關鍵字 ：超親水性 、銳鈦礦 、金紅石 1. 前言 觀各種實驗數據研判 ，是由於光的照射 ，產生電洞使構成二 拜全球科技蓬勃發展所賜，人們的生活水準越來越高， 氧化鈦結晶中的氧造成氧化 ，產生缺氧狀態，造成該處容易 但是伴隨而來的是環境汙染和能源危機 ，這時隨著環境汙染 附著水而產 生親水性質，本實驗最主要探討在不同溫度下與 越來越嚴重，許多環保議題和綠色研究紛紛開始崛起 ，TiO2 UV照射時間的長短 ，測量何種溫度下 ，會有最好的超親水 光觸媒的研究也在這時候開始逢博發展，何謂光觸媒 ？簡單 性質，以及探討不同溫度、表面結構、超親水性質之間的關 來說，就是以光能做為一種觸媒 ，藉由太陽光和紫外光的照 係 。 射 ，促使觸媒表面的電子受到能量的激發 讓電子有足夠的， 2.實驗方法 能量而脫離 ，而電子脫離的地方就形成帶正電的電洞，這時 電洞會將水分子分離出的氫氧基 （OH）氧化 ，促使形成活 2.1試片清洗與旋轉塗佈 (spin-coating) 性極大的氫氧自由基，氫氧自由基一旦遇上有機物質 ，便會 本研究實驗使用單晶矽(100) 八吋矽晶圓，先將矽晶圓 將電子搶過來，促使有機物分子將因鍵結的潰散而分離 ，然 2 切成22 cm試片 ，依照標準洗試片流程清洗表面 ，再將預 而生活上的病原體和有機物質，大部分都是碳水化合物，分 先準備好的TiO 溶液 ，本實驗使用的是溶膠-凝膠法制備出 2 解後將會形成二氧化