随着现代社会的高速发展,环境污染和腐蚀对社会经济和工业生产带来的损失和影响变得越来越严重。对于清洁可再生能源的开发、环境污染的治理和腐蚀防护技术的开发已成为人类社会可持续发展的迫切需求。二氧化钛（TiO₂）由于具有良好的化学稳定性、无毒无污染以及优良的光催化活性等特点被广泛应用于太阳能电池、表面抗菌、废水处理与有机染料降解等诸多领域。但是由于TiO₂带隙宽度较大,光生电子-空穴复合率较高的问题,导致TiO₂光催化活性不高。对TiO₂进行改性,窄化TiO₂的带隙宽度或减少光生电子-空穴复合率从而提高TiO₂光催化性成为当下研究的一个热点。非金属元素掺杂就是改性方法的一种。本文采用射频磁控溅射法,以CO₂和O₂为反应气体,在Si片和碳钢表面制备C掺杂的Ti-O（C:Ti-O）薄膜,分别改变射频电源的功率和基底负偏压,研究这两种工艺参数对薄膜成分、结构、力学性能、表面形貌、带隙宽度、表面能的影响规律,并评价了薄膜的光催化性能。对C:Ti-O薄膜的AFM表征发现,薄膜的表面形貌差异不大,均为尖锐柱状结构,且样品表面较为平整;XRD和拉曼光谱分析了薄膜的结构,结果表明C:Ti-O薄膜主要以金红石相为主,并存在一定量的非晶态TiO₂。XPS分析确证C:Ti-O薄膜内部存在Ti-C键,表明C原子替代了部分O原子,C元素成功实现掺杂。通过紫外-可见分光光度计测得的透射光谱,根据tauc作图法计算出薄膜带隙宽度,结果表明掺杂C元素能有效降低薄膜的带隙宽度。接触角仪测量了薄膜表面与水和二碘甲烷的接触角,并计算了表面能。结果表明Ti-O薄膜掺杂碳后表面能极性分量增加。C:Ti-O薄膜经紫外照射后薄膜表面接受电子的能力有所增强。紫外灯光照后表面能普遍增加;纳米力学系统测试了 C:Ti-O薄膜的硬度、杨氏模量和膜基结合力,结果表明随着功率的增加,C:Ti-O薄膜的硬度和杨氏模量几乎没有改变,膜基结合力呈先增大后减小的趋势;但当有氧参与反应时,硬度增加较为明显,薄膜脆性倾向增加,膜基结合力变差。而随着基底负偏压的增加,硬度总体呈现上升趋势,但模量的变化没有规律性,膜基结合力在一定的基体负偏压范围内表现出持续增加的趋势,但在-200 V时开始降低。甲基橙降解实验结果显示,合成的Ti-O和C:Ti-O薄膜都表现出一定的光催化活性,碳掺杂能在一定程度上提高Ti-O薄膜的光催化性能。随着射频电源功率的增加光催化活性有下降趋势,表明带隙的窄化并没有提升光催化活性。而随着基底负偏压的增大,光催化性能先增加后减小。因为过大的基底负偏压会导致薄膜表面的键断裂从而影响C掺杂,导致光催化效果有所下降。