磁控溅射法制备钨酸铋薄膜

随着环境污染和能源危机的日益严重，光催化技术因其在环境净化与新型能源材料领域的潜在应用而被广泛关注。

钨酸铋(Bi₂WO₆)材料是一种具有可见光响应且可见光催化活性较好的窄带隙光催化材料，其禁带宽度仅为2.7eV左右，在可见光条件下可将氯仿、乙醛等有害物质矿化，将其分解为无害的CO2气体。钨酸铋光催化材料同时具备紫外光和可见光响应优异，光催化性能稳定，热稳定性良好等优点，且成本相对较低、环境友好，是理想的光催化材料。

光催化纳米材料在环境保护中的应用极其广泛，可使许多难处理的污染 物完全分解，利用载体的吸附性能使低浓度的有害物质得以浓缩降解，同时， 光化学氧化作用可降低细菌中生物酶的活性，杀菌效果突出。但纳米级光催 化材料在环境应用中存在易团聚、难以回收、容易中毒等缺点，因此采取一定的手段固定钨酸铋光催化剂，减少流失，提高其回收和重复使用性能非常有必要。

制取钨酸铋薄膜形态就是一个很好的方案，有学者使用磁控溅射法制取钨酸铋薄膜，其方案过程如下：

1、制备钨酸铋粉末：

(1)按摩尔比Na₂WO₄•2H₂O:Bi(NO₃)₃•5H₂O＝1:2的比例，称取Na₂WO₄•2H₂O 0.66g，Bi(NO₃)₃•5H₂O 1.94g，将Na₂WO₄•2H₂O溶解在40mL 的蒸馏水中得到钨酸钠溶液，将Bi(NO₃)₃•5H₂O溶解在20mL 1mol/L的稀硝酸中得到硝酸铋溶液，在室温下搅拌使其完全溶解；

(2)将钨酸钠溶液缓慢滴加到硝酸铋溶液中，搅拌至溶液充分混合，缓慢滴加2mol/L的氢氧化钠溶液调节溶液的pH值至7，制得水热反应所需的前驱体溶液；

(3)将制备好的前驱体溶液置于水热反应釜中，在160℃的条件下反应12h，对反应后的溶液分别用蒸馏水、乙醇以6500r/min的速率进行离心处理，将得到的固体组分在60℃的条件下真空干燥10h，制得钨酸铋粉末。

2、制备钨酸铋光催化薄膜：

(1)磁控溅射靶材的制备：将上述制得的钨酸铋粉末采用干压法在 20MPa的压力下压制成型得到坯块(直径约为56mm，厚度为5mm)，将压制好的坯块置于氩气保护的气氛炉中，在800℃的条件下烧结2h，制得磁控溅射所需的圆片状靶材；

(2)磁控溅射镀膜：将石英玻璃片依次用蒸馏水，丙酮，乙醇进行超声清洗30min后将处理好的石英玻璃片放入磁控溅射室，通过磁控溅射方法在石英玻璃衬底上溅射钨酸铋薄膜，其中，靶材和衬底间的距离为9.5cm，衬底温度为常温，磁控溅射室的真空度≤2.0×10-3Pa，工作气体是氩气，溅射气压为1.0Pa，采用射频溅射方式，溅射功率为180W，经过10min的溅射，制得钨酸铋光催化薄膜，薄膜厚度为110nm。

采用磁控溅射法制备钨酸铋薄膜光催化材料，工艺简便易行、重复性强、效率高、成本低廉；将制得的钨酸铋光催化材料制成 靶材后，采用磁控溅射工艺制膜，所制备的薄膜纯度高，厚度均匀，致密性 好，且可见光催化性能优异，用途广泛，在污染治理、射线处理、消菌杀毒 等方面具有很强的实用价值和应用前景。

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