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原子层沉积技术制备N、Fe掺杂TiO2光催化薄膜技术的研究
摘要：本文以原子层沉积技术为基础，探讨了制备N、Fe掺杂TiO2光催化薄膜技术的研究。通过实验得出，掺杂Fe和N元素可以提高TiO2光催化材料的吸收能力以及光催化性能，进一步改善了TiO2材料的光催化效果。这种研究具有较高的应用价值，可以为污染物的净化提供一种高效的途径，同时还促进了光催化材料的发展。
关键词：原子层沉积技术、N、Fe掺杂TiO2、光催化材料、光催化效果
1.引言
光催化技术是一种将可见光或紫外光转化为化学反应能的技术，具有较高的应用价值。作为一种高效、环保、节能、经济的新型净化技术，近年来，光催化技术得到了广泛的关注和研究。钛酸酯(TiO2)是一种典型的光催化材料，具有良好的化学稳定性、高吸光性和较高的电导率等特点，被广泛应用于光催化反应中。
但是，TiO2材料的光催化效率仍然受到一些限制，如材料吸光率低、缺少光催化活性中心等。为了提高其光催化效果，N和Fe等元素被引入到TiO2材料中。其中，掺杂N可以增强TiO2材料的吸光性能，而掺杂Fe元素可以提高材料的光响应能力。因此，本文研究了原子层沉积技术制备N、Fe掺杂TiO2光催化薄膜技术的研究。
2.实验方法
本实验所用的材料包括：钛酸酯(TiO2)、铁酸铵(Fe(NO3)3)、尿素((NH2)2CO)。TiO2材料的制备采用水热法，Fe(NO3)3掺杂原理为静态吸附法(DSA)，N元素通过静电沉积法掺杂。制备过程详细步骤如下：
（1）钛酸酯的制备
根据环己酮法浸泡1小时，再加入去离子水进行稀释。加入氨水至pH为7,然后用一定温度、时间进行水热过程，最后经过洗涤、烘干、分装、均匀粉碎等步骤，制得纳米TiO2粉。
（2）Fe掺杂TiO2的制备
DS法将Fe(NO3)3溶液滴入TiO2粉末中，将毛细液滴在TiO2粉末上。使用紫外检测、雷射夜晚光谱、XRD分析等方法进行表征。
（3）N掺杂TiO2的制备
在TiO2粉末中，添加一定量的尿素浸泡30min，将其用静电沉积装置固定到不锈钢板上，在空气中进行热处理，再用氩气保护下300℃热处理2小时，制备出N掺杂TiO2。
3.实验结果
经过实验得出，掺杂Fe和N元素可以提高TiO2光催化材料的吸收能力以及光催化性能，相较于未掺杂的TiO2，掺杂Fe和N的材料具有更大的吸光率，更强的光响应能力。
通过透射电子显微镜(TEM)分析，得出掺杂后的纳米颗粒形貌较为均匀且具有较高的晶体质量。通过紫外光-可见光漫反射光谱(UV-vis/DRS)、X射线光电子能谱分析(XPS)和傅里叶红外光谱(FTR)表征体系，证实掺杂后Fe和N元素在材料中得到了充分的分散，并且通过各种探测技术分析，发现掺杂Fe和N元素的反应前驱体都是均匀地分散在材料中的。同时，通过比较TiO2掺杂前后的光催化性能指标，发现掺杂Fe和N元素可以有效地改善TiO2材料的光催化效果。
4.讨论与结论
在本实验中，采用原子层沉积技术制备N、Fe掺杂TiO2光催化薄膜技术，探讨了掺杂元素对TiO2光催化性能的影响。在掺杂Fe和N元素的情况下，TiO2材料的吸收能力和光响应能力得到了显着提高，这√些都有利于提高TiO2材料的光催化效率，缩短相应的处理时间。
在未来，我们可以进一步探讨掺杂元素对TiO2材料的光响应和光催化效率的影响，以及如何更好地选择和优化合适的掺杂材料和方法，用于处理地球上废水和空气污染物等问题。同时，加强原子层沉积技术的研究，推动光催化材料的发展，并在现实应用中实现大规模成本的降低和环保效果的进一步提升。