光觸媒薄膜的成分分析

為了確定 PdO 與 TiO₂為異質接合，而不會因高溫退火後形成其他化合 物，我利用 XRD 來確認複合光觸媒薄膜的成分，在圖 4.9 中可以觀察到，

在尚未在表面沉積覆蓋 PdO nanoflake 的 P25 光觸媒薄膜，顯示 P25 是由 anatase 及 rutile 相共同組成(JCPDF 89-4921, 89-4020)。而經過一分鐘 PdO 濺鍍後，P25-PdO-1 的訊號並有明顯的 PdO 訊號出現，隨著 PdO 沉積時間 增加，訊號強度會在 2θ ＝ 34.007^o、42.142 ^o、55.375 ^o、60.344 ^o和 71.825 ^o 出現，分別代表 PdO(101)、(110)、(112)、(103)和(202)晶面所產生的繞射訊 號(JCPDF 88-2434)，這些強烈與明顯的訊號，可說明在經過退火處理過後 的 PdO 表現出不錯的結晶性。從 PdO/TiO₂複合光觸媒的 XRD 圖譜中，我 只能發現由 TiO₂以及 PdO 的貢獻的訊號，並未出現其他化合物所產生的繞 射訊號，這可以證實在兩個材料接合經過退火處理後，依舊呈現異質接合 的狀態。

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圖 4.9 PdO/TiO₂複合光觸媒之 XRD 能譜圖。

51 2.67 Å ，符合 PdO (002)晶面的原子層間距(d spacing, JCPDF 88-2434)，於此 我可以確認這些顆粒的組成為 PdO。從分別代表 P25-PdO-3 和 P25-PdO-4 的圖 4.11 和 4.12 中，可發現某些區域會有較多的沉積量而形成顏色較深的 條狀區域，深色條狀區域的分佈也會隨沉積時間拉長而增加，這些深色的 條狀區域可對應於在 SEM 照片中所觀察到的到島狀結構，從原子層間距也 可判別出這些條狀深色區域也是由 PdO 所組成。當沉積時間再度拉長至 P25-PdO-8 和 P25-PdO-12，如圖 4.13 和圖 4.14 所見，可觀察到大量的 nanoflake 結構覆蓋在 P25 顆粒的表面，P25-PdO-12 上的 nanoflake 不僅顯 現出較大的密度，在厚度上也較 PdO-P25-8 來的大，照片中黑色條

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圖 4.10 P25-PdO-1 的 TEM 照片。(a)低倍率 (b)高倍率 (c)原子影像。

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圖 4.11 P25-PdO-3 的 TEM 照片。(a)低倍率 (b)高倍率 (c)原子影像。

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圖 4.12 P25-PdO-4 的 TEM 照片。(a)低倍率 (b)高倍率 (c)原子影像。

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狀的影像可能來自於 PdO nanoflake 的邊緣所貢獻。從圖 4.13(b)和圖 4.14(b) 較高倍率的 TEM 影像，我可以發現 P25 微粒表面 nanoflake 間的區域，還 是保持單層 PdO 顆粒的覆蓋的狀態，PdO 的厚度僅在片狀結構的位置向上 沉積使得 PdO nanoflake 逐漸成長，利用 HRTEM 對試片上的顆粒與黑色條 狀區域做分析，都可得到皆符合 PdO 的原子層間距，可判定其組成皆為 PdO。

從以前的研究結果，我知道 PdO nanoflake 成長在二氧化矽基材時，會呈現 單晶(single crystal)的結構⁵¹，從 TEM 的結果我可以得知 PdO 與 P25 形成異 質接合結構並經過高溫的退火處理後，可表現出良好結晶情形。利用圖 4.15，

將不同沉積時間的 PdO/TiO₂複合光觸媒 TEM 照片做比較，我可以了解 PdO nanoflake 在 TiO2表面成長的過程，在濺鍍沉積 PdO 的初期，會先在試片表 面形成一層粒徑約為 2-3 nm 的 PdO 顆粒，之後會隨著沉積時間的增加會在 特定區域有沉積速率的差異，這些差異會使 PdO 顆粒形成島狀的堆積，而 隨著沉積時間再拉長會在其位置成長 PdO nanoflake。

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圖 4.13 P25-PdO-8 的 TEM 照片。(a)低倍率 (b)高倍率 (c)原子影像。

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圖 4.14 P25-PdO-12 的 TEM 照片。(a)低倍率 (b)高倍率 (c)原子影像。

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圖 4.15 不同 PdO 沉積時間的 TEM 照片。 (a) P25 (b) P25-PdO-1 (c) P25-PdO-3 (d) P25-PdO-4 (e) P25-PdO-8 (f) P25-PdO-12。

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