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TiO2具有超亲水性,是自清洁膜材的首选材料,因该特性仅具紫外光响应大大限制其应用。改进其亲水性能的首要任务是实现TiO2的可见光响应。本文采用直流式反应磁控溅射法制备N掺杂TiO2薄膜和Ta、N双掺TiO2薄膜,使用靶材是纯度为99.99%的Ti靶和99.99%的Ta片,反应气体为高纯Ar、高纯O2、高纯N2;并采用射频式磁控溅射法制备SiO2预镀层,使用靶材为99.99%的SiO2靶,反应气体为高纯Ar、高纯O2。掺杂薄膜均在室温下制备,在空气中进行退火处理,并对掺杂薄膜的结构、表面形貌、吸光特性以及亲水性能进行表征。 具体的研究结果如下: (1)N掺杂TiO2薄膜在400℃条件下退火1h即可生成锐钛矿结构的晶体。提高退火温度,延长退火时间,对薄膜表面结晶情况没有明显影响; (2)双光束紫外-可见分光光度计测试结果表明,N掺杂可以提高TiO2薄膜的可见光响应,Ta、N共掺杂使吸收峰红移,可见光区域的响应范围增宽; (3)XPS测试显示Ta、N元素在掺杂薄膜中分别以Ta5+和N3-形式存在,掺杂薄膜表面有明显-OH吸附,薄膜具有较好的亲水性能; (4)N掺杂和Ta、N共掺TiO2薄膜均有较低的初始接触角,Ta、N双掺TiO2薄膜的接触角在日光照射条件下比N掺杂薄膜降低更快,在20min内降至4°; (5) SiO2预镀层会与掺杂薄膜发生反应,有助于延长薄膜亲水性的保持时间。