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manbetx网页版手机登录发现新型透明导电薄膜的结晶相态控制方案及其在光催化方面的重要应用
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   manbetx网页版手机登录2019年10月10日讯,我院潘锋教授团队在研究工作中取得最新进展。

   随着平板显示器、薄膜太阳能电池、触控屏等领域的飞速发展,大规模应用于这些领域的透明导电氧化物(简称TCO)薄膜材料需求量日益扩增。目前最常用的氧化铟锡(简称ITO)材料主原料铟为稀有资源,供给量难以满足市场需求,价格逐年攀升,对其低成本替代产品的研究与开发具有重大产业应用价值。新型铌掺杂二氧化钛(简称NTO)基薄膜因其原材料来源广、价格低廉、化学稳定性优异等优势,从众多新型TCO材料中脱颖而出。此外二氧化钛具有令人瞩目的光催化降解有机污染物能力,作为二氧化钛基透明导电薄膜,NTO薄膜所继承的光催化能力较纯二氧化钛薄膜更强,这为NTO薄膜作为防紫外自清洁涂层在车窗、建筑玻璃等领域提供了应用基础。NTO薄膜存在金红石与锐钛矿两种主要的结晶相态,薄膜中的结晶相态与比例构成对薄膜最终的光学、电学性能有重要影响。因此,对NTO薄膜结晶相态控制机理的探索具有重要意义,基于此人们有望进一步提高NTO薄膜光电性能,推动NTO薄膜产业化进展。

    北京大学深圳研究生院manbetx网页版手机登录潘锋教授团队研究并发现了NTO薄膜在薄膜磁控溅射沉积生长、退火结晶过程中存在的规律,使用双束离子切割(FIB)制样,透射电子显微镜镜(TEM)进行观察表征的方式确认了溅射功率在控制薄膜结晶相态过程中的作用,并依据这一机理,在玻璃基板上通过设计引入锐钛矿相种子层的方式成功拓宽了高导电性纯锐钛矿相NTO薄膜的生长工艺窗口。此外,通过对纯金红石相、纯锐钛矿相与金红石-锐钛矿混相NTO薄膜与纯二氧化钛薄膜光催化降解有机污染物罗丹明B的对比实验,发现了导电性相对较低的混相薄膜催化能力最强这一现象,并通过对催化过程进行的理论计算以及薄膜性能的各项表征,得到了NTO薄膜在光催化降解有机污染物过程中的催化机理,成功解释了这一现象,对NTO薄膜在自清洁玻璃方面的应用提供了实验与理论依据。上述研究成果发表于期刊Catalysis Science & Technology(IF=5.726)上。

图1 金红石-锐钛矿混相异质结作用增强NTO薄膜光催化降解有机污染物能力

   本工作由manbetx网页版手机登录潘锋教授、梁军副研究员指导manbetx网页版手机登录硕士生闵煜鑫完成,以上工作得到了深圳市重点技术攻关项目(JSGG20141118144410953),广东省前沿与关键技术创新专项(2015B090927003),深圳市科技计划项目( JCYJ20150331101121646)以及孔雀技术创新项目(KQJSCX20180323174713505)的资助支持。

     

文章链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/cy/c9cy00745h?page=search