二氧化钛薄膜的模拟仿真及其制备-软件工程专业论文.docx

SIMULATION AND FABRICATION OF TITANIUM DIOXIDE THIN FILM A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Software Engineering author: An Jinliang Advisor: Xiang Yong School of Microelectronics and School : Solid-State Electronics 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 摘 要 随着经济和社会的发展，人们为了追求更好的物质保障，对我们的环境和生 存空间进行着无休止的开发和利用，这使得环境资源问题越来越严重，随之出现 各种问题，如能源短缺、环境污染等；目前的情况不容乐观，由于人们的滥用开 发，资源越来越少，有的甚至接近供应的红线，这些都直接波及到未来人们的生 存问题。所以，一方面政府和各个部门开始提出低碳绿色环保的口号，另一方面， 开发和发现新能源和新材料成为当前最为热门的话题。科学界和工业界都把新材 料提到议程，着手研究和开发环境友好和资源节约型的材料，越来越受到关注和 追捧。在此现状和前提下，本着节能环保的理念，在新材料领域，我们提出了对 二氧化钛的研究。二氧化钛是一种具有化学性质稳定、无毒、耐腐蚀、耐磨、抗 菌消毒等优点的半导体材料，因此开始越来越受到科学界的关注。 本文利用软件模拟仿真，实现了薄膜的制备；其中用到模拟软件 lammps 和 VMD 可视化软件，对整个成膜的过程进行模拟和分析，实现在微观和分子领域对 薄膜材料制备技术的掌握，使得我们加深了对二氧化钛薄膜材料的认识和了解。 另外，模拟仿真还可以大大节约实验成本，有效缩短了实验周期和降低了实验的 浪费，同时可以有效地指导实验工作，提前预测实验结果，这些都对实际实验有 很大的指导作用。 另外本文采用溶胶凝胶法，以钛酸丁酯为原材料，无水乙醇为溶剂，醋酸作 为络合剂，添加不同种酸（浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸）作为催化剂制备出前躯体 溶液，用浸渍提拉法制得薄膜，研究不同酸对薄膜材料性能和结构的影响，利用 测试设备 SEM、EDS、XRD 和 UV-vis 对薄膜的性能和结构进行分析和测试，通过 降解甲基橙来溶液来测定所得各样品的光催化降解性能。 实验得到最佳的摩尔比为钛酸丁酯：无水乙醇：去离子水：醋酸 = 1 ：20 ： 5 ：5，钛酸丁酯与酸（催化剂）的比例为 1 ：0.5；同时通过添加不同酸催化剂 来调节 pH 值，经过提拉镀膜得到样品，将样品放置在烘箱中 100oC 烘干处理，然 后在管式炉中 500oC 退火，最后得到透光性好、结构致密和光催化性能优异的薄 膜。 关键词：溶胶凝胶法，薄膜，模拟仿真，光催化性能 I ABSTRACT With the progress and development of society and economy, human beings are indulging in developing and utilizing the environment and living space excessively for the pursuit of better material guarantee and spiritual enjoyment, resulting in resource shortage and environmental problems. Currently, some renewable resources are reaching its red lines because of overexploitation, which is going to threaten t