[发明专利]利用Au纳米颗粒增强Ga2O3薄膜光催化降解有机污染物的方法

说明书

利用Au纳米颗粒增强Ga₂O₃薄膜光催化降解有机污染物的方法属于半导体材料光催化降解有机污染物领域。本发明采用Au纳米颗粒作为Ga₂O₃薄膜的负载材料来增强Ga₂O₃材料的催化降解效率。采用直流磁控溅射法在Ga₂O₃薄膜上沉积一层Au膜，并通过退火的方式使Au薄膜变成Au纳米颗粒形态。本发明利用Au纳米颗粒的等离激元作用来提高Ga₂O₃材料降解有机污染物的降解效率。

技术领域

本发明涉及一种利用Au纳米颗粒增强Ga₂O₃薄膜光催化降解有机污染物的方法，属于半导体材料光催化降解有机污染物领域。

背景技术

近年来，半导体光催化技术作为一种低成本、环保和可持续的处理技术，与工业废水零排放计划相结合，显示出巨大的潜力。这种先进的氧化技术已被广泛证明能够去除水中的持久性有机化合物和微生物。目前半导体光催化降解有机污染物的研究绝大部分采用的为微纳米级颗粒材料，此种材料具有较大的比表面积、较高的污染物降解效率，但是阻碍其商业化的主要技术障碍是水处理后催化剂颗粒的回收。

为了提高Ga₂O₃材料的催化降解效率，科研工作者对Ga₂O₃材料进行了贵金属负载研究。研究发现Au、Ag、Pd、Cu、Pt等均能有效提高Ga₂O₃材料的催化降解效率。这是由于这些金属可以增强半导体材料的电荷分离和电子传递。目前制备贵金属纳米颗粒常采用化学法，存在贵金属纳米颗粒尺寸不可控的难题。

综上所述，亟需一种可调控贵金属纳米颗粒尺寸的生长手段来提高Ga₂O₃材料的催化降解效率。

发明内容

本发明采用Au纳米颗粒作为Ga₂O₃薄膜的负载材料来增强Ga₂O₃材料的催化降解效率。采用直流磁控溅射法在Ga₂O₃薄膜上沉积一层Au膜，并通过退火的方式使Au薄膜变成Au纳米颗粒形态。利用Au纳米颗粒的等离激元作用来提高Ga₂O₃材料降解有机污染物的降解效率。

本发明的目的可通过如下技术流程实现：

(1)采用石英片作为Ga₂O₃薄膜生长的基片，对石英基片进行超声清洗。

(2)利用射频磁控溅射设备在石英基片上沉积一层Ga₂O₃薄膜材料。

(3)利用直流溅射设备在Ga₂O₃薄膜材料上生长一层Au薄膜。

(4)利用管式炉对覆盖有Au薄膜的Ga₂O₃薄膜材料进行热退火处理。

(5)将制备的Au纳米颗粒负载的Ga₂O₃薄膜应用于有机污染物降解。

与已有技术相比，本发明的特征在利用Au纳米颗粒增强了Ga₂O₃薄膜催化降解有机污染物的降解效率，且可通过控制直流溅射Au薄膜的时间和退火处理控制Au纳米颗粒的尺寸。

附图说明

图1为Au纳米颗粒负载Ga₂O₃薄膜制备流程示意图

具体实施方式