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自从Fujishima在1972年报道了TiO2阳极能够光解水产氢以来,TiO2因其无毒、丰度高、耐光蚀等优异的光电化学特性在许多颇具前景的领域得到了广泛的研究,如光催化剂、气敏元器件、细胞电池等。然而,TiO2较大的带隙宽度和较低的电子-空穴分离效率仍是限制其广泛应用的主要原因。目前,已有许多的研究手段用于改善和提高TiO2的光催化性能,包括金属离子掺杂、非金属离子掺杂、两种或两种以上金属离子共掺杂、晶体形貌修饰、晶格缺陷创建等。其中,非金属离子N掺杂因其可在TiO2价带顶端引入N 2p能级以及与氧离子相近的离子半径,被认为是修饰改性TiO2材料的最有效方法之一。与已报道的通过高能离子轰击、磁控溅射、溶胶-凝胶合成、氢化、还原气氛中加热处理等制备N掺杂TiO2材料的方法不同,本论文通过在引入少量N2的情况下,以金属Ti为Ti源,分别通过磁过滤直流阴极弧蒸发工艺和脉冲等离子体弧工艺沉积了N掺杂Ti薄膜,然后将其退火处理制备了N掺杂TiO2薄膜。调节了沉积薄膜及热处理过程中的制备工艺参数和退火条件,分别考察了基底、弧电流、脉冲频率、N2分压、退火温度等工艺条件对沉积薄膜及N掺杂TiO2薄膜的结构、形貌和性能的影响。同时,对比分析了这两种镀膜工艺在沉积制备薄膜过程中的异同点,总结了各自工艺的优势所在。通过分析在不同温度下退火处理的N掺杂Ti薄膜,推测了N掺杂Ti薄膜在氧化生成N掺杂TiO2薄膜的过程中可能的氧化机理和结晶性行为,考察了掺杂的N离子在初始态薄膜及后续热处理过程中的存在形式、晶格位置和转变过程。研究了退火温度、N掺杂类型等对薄膜的能隙结构及其对紫外-可见光响应吸收能力的影响。对制备的N掺杂TiO2薄膜进行光催化实验,探究了N的晶格位置转变对薄膜光催化活性的影响,并分析了N掺杂TiO2薄膜选择性光催化甲基橙和甲基紫混合染料溶液的原因。