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钛酸锶薄膜的溶胶凝胶旋涂法制备工艺及光催化性能研究
钛酸锶薄膜的溶胶凝胶旋涂法制备工艺及光催化性能研究
摘要：钛酸锶是一种新型的光催化剂材料，具有良好的催化性能，可用于污染物降解、水净化和空气净化等领域。本文基于溶胶凝胶旋涂法制备钛酸锶薄膜，并对其光催化性能进行了研究。研究结果表明，制备工艺中涂料的浓度、旋涂速度和旋涂次数等参数对钛酸锶薄膜的形貌和结构有较大影响。制备出的钛酸锶薄膜极具表面积，表面粗糙度小，薄膜结构致密。在紫外光照射下，钛酸锶薄膜表现出很好的光催化性能，对罗丹明B有较高的降解率。因此，钛酸锶薄膜的溶胶凝胶旋涂法制备工艺可用于光催化材料的制备。
关键词：钛酸锶；溶胶凝胶旋涂法；薄膜；光催化性能；罗丹明B
Introduction
钛酸锶是一种新型的光催化剂材料，具有良好的催化性能，可用于污染物降解、水净化、空气净化、光电催化等领域。目前，制备钛酸锶薄膜的方法主要包括物理气相沉积法、磁控溅射法、化学气相沉积法、旋涂法等。而溶胶凝胶旋涂法是制备功能材料的一种常见方法，因其简单易行、成本低廉等特点在应用中得到了广泛的重视。
实验部分
1.实验材料
钛酸锶溶胶、苯酚、异丙醇、氯化钠、罗丹明B
2.实验仪器
旋涂设备、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、紫外可见分光光度计
3.实验方法
制备钛酸锶溶胶：取1g钛酸乙酯和1.2g氢氧化锶，加入10mL异丙醇中，分别加入4.8mL浓盐酸和6mL苯酚，反应12h，得到透明的富锶溶胶。
制备钛酸锶薄膜：将钛酸锶溶胶与异丙醇按1:1的体积比例混合均匀，得到稠度适宜的涂料。以不同的涂料浓度、旋涂速度和旋涂次数为参数进行旋涂，最后将沉积于衬底上的钛酸锶薄膜在空气中静置一周以除去残余溶剂。
测试光催化性能：将罗丹明B的水溶液与钛酸锶薄膜置于紫外光下，分别在不同时间内取样，使用紫外可见分光光度计测定其吸光度值。
结果与讨论
1.钛酸锶的制备
本实验制备出的钛酸锶薄膜溶胶中含有钛酸乙酯和氢氧化锶。将这两种化合物与异丙醇、苯酚等溶剂反应后，制得了透明的薄膜溶胶。此外，在反应过程中加入盐酸可以促进氢氧化锶的转化，使得产物中富含二氧化钛元素。因此，该制备方法既能制备钛酸锶，同时还能产生光催化效果的主要金属元素二氧化钛。
2.钛酸锶薄膜的形貌和结构
钛酸锶薄膜的制备过程中的涂料浓度、旋涂速度和旋涂次数是决定薄膜形貌和结构的关键因素。当涂料浓度较低、旋涂速度较快和旋涂次数较少时，薄膜表面具有很大的表面粗糙度且有许多杂质。当涂料浓度较高、旋涂速度较慢和旋涂次数较多时，薄膜表面较为平整，且致密程度较高。最终得到的钛酸锶薄膜具有较高的表面积，表面较为平整且表面粗糙度较小。
3.钛酸锶薄膜的光催化性能
钛酸锶薄膜的光催化性能在紫外光照射下进行了测试。根据实验结果，钛酸锶薄膜对罗丹明B的降解率随时间呈现出线性的降低趋势。其中，在60分钟的光照作用下，钛酸锶薄膜对罗丹明B的降解率约为85%。
结论
本实验以溶胶凝胶旋涂法为基础制备出了钛酸锶薄膜，并对其性能进行了测试。实验结果表明，在涂料的浓度、旋涂速度和旋涂次数等参数的控制下得到的钛酸锶薄膜具有较高的表面积，表面平整且致密。此外，钛酸锶薄膜在紫外光照射下具有很好的光催化性能，对罗丹明B有很高的降解率。因此，钛酸锶的溶胶凝胶旋涂法制备工艺可用于光催化材料的制备。