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原子层沉积法制备的二氧化钛修饰石墨烯薄膜：表征及紫外-可见光下光催化活性研究

DOI：10.1016/j.apsusc.2018.11.136 期刊：Applied Surface Science 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 石墨烯的巨大潜力可通过其表面功能化得到增强。为此，研究采用原子层沉积法（ALD）在200°C下以H2O和TiCl4为前驱体，在石墨烯薄膜上生长了不同厚度的TiO2。通过该研究分析了TiO2沉积后石墨烯电子结构的变化，以及石墨烯对TiO2在紫外-可见光照射下光催化活性的影响。结果表明同一样品内存在非均匀性和本征应变效应：未修饰的石墨烯因薄膜与基底晶格失配呈现固有应变，而电荷杂质的存在引发了非故意自掺杂现象。当TiO2薄膜厚度≤10 nm时会导致石墨烯p型掺杂，但随着膜厚增加应变效应逐渐主导；薄膜中氧空位浓度随厚度增加呈指数下降，当厚度超过10 nm时TiO2达到化学计量比的O/Ti原子比。TiO2与石墨烯的复合增强了紫外-可见光下TiO2的电子-空穴分离效率，在甲基红分子降解测试中表现出更高的光催化活性，使这种TiO2/石墨烯杂化材料成为污染物光降解和水处理的理想候选材料。
作者： Francesca Marchetti，Nadhira Laidani，Marina Scarpa，Gloria Gottardi，Enrico Moser
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究二氧化钛沉积后石墨烯电子结构的变化，以及石墨烯在紫外-可见光照射下对二氧化钛光催化活性的影响。

研究成果

二氧化钛与石墨烯的复合增强了其在紫外-可见光下电子-空穴分离的效率，从而提高了光催化活性。这使得二氧化钛/石墨烯杂化材料成为污染物光降解和水净化的有前景候选材料。

研究不足

该研究的局限性在于同一样品内存在不均匀性和本征应变效应，以及带电杂质导致的非故意自掺杂。光催化活性仅针对甲基红分子在紫外-可见光下的降解进行了测试。

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