奈米科技概論期末報告 脈衝磁控濺鍍製備參氮二氧化鈦薄膜之光觸媒研究 N16951627 翁子勛 ； N16951562 林世明

1. 本文利用脈衝磁控濺鍍系統(pulse magnetron sputtering system)製備含氮之二氧化鈦薄膜。目的在於降低能隙(band gap energy)，促使薄膜在可見光波長區域即可觸發光觸媒效應(photo catalytic effect)。其中各試片之差異在於製備過程的氮氣流率，而流率將影響濺鍍率、薄膜厚度、結晶組織、表面親水性、光吸收度與穿透率等性質，而氮含量也將改變二氧化鈦之光觸媒反應，降低能隙，達成可見光-光觸媒。透過表面輪廓儀(α-step)、微小硬度試驗機與光譜儀(UV-Vis. Spectrometer)可求證參雜氮對二氧化鈦薄膜有所影響。 關鍵字：二氧化鈦、氮參雜、能隙、可見光光觸媒 (1)Experiments 本文以脈衝磁控濺鍍機(TEER UDP-450)製備參氮二氧化鈦薄膜，Table 1.為實驗參數。文獻指出二氧化鈦鍍於玻璃上，玻片中的鈉離子將影響光觸媒效果。故本實驗利用石英玻璃為基底，避免對薄膜產生影響。儀器分析包括UV Vis spectrometer (GBC-CINTRA 10E)、表面輪廓儀(α-step)、Micro-scale hardness tester(MXT70)與Scratching tester作為觀察薄膜對各波段之光反應、鍍膜厚度對光觸媒之影響、鍍膜硬度與覆著能力等性質。 (2)Results 2.1 Film thickness Table 2.為利用表面輪廓儀(α-step)量測各試片之膜厚，量測結果顯示各試片平均膜厚皆小於100 nm，表示利用磁控濺鍍系統(PMS)製備鍍層皆為奈米等級之鍍層。 奈米科技概論期末報告 脈衝磁控濺鍍製備參氮二氧化鈦薄膜之光觸媒研究 N16951627 翁子勛 ；N16951562 林世明 2.2 Optical properties 利用光譜儀得知TiO2-xNx薄膜之光吸收度與穿透率，帶入Tauc-plot formula找出optical band gap。 (αhυ)1/2 = B1/2 (hυ -Eg) (a) T=exp(-αd ) (b) α: absorption coefficient T: transmittance d: film thickness B: constant Eg: optical band gap 由圖2、圖3、圖4可知，隨著UV光照射時間的增長，亞甲基藍溶液顏色逐漸變淡，直到顏色相近於白開水；當光源照射鍍層，給予TiOx能量時，薄膜將產生電子電洞對，其中電洞具有強氧化能力，會搶奪污物的電子，使其強行分解。藉此可知UV光照射時間與光觸媒效應成正比關係。 其中 Co為亞甲基藍溶液原來之濃度 C為亞甲基藍溶液照UV光後之濃度 (3)Conclusions 1.隨著UV燈源照射時間增加，使溶劑濃度下降，藍色染劑漸淡。 2.以氮氣流率為變數之鍍層，對於分解染劑之實驗具些微差異，以氮 氣流率9sccm組有最佳光觸媒分解效力。 (4)Thanks to 金屬工業研究發展中心 精微成形研發處 專案經理 卓廷彬先生 富力風精機有限公司 蘇永芳先生