Discrete and Continuous Models and Applied Computational ScienceDiscrete and Continuous Models and Applied Computational ScienceDiscrete and Continuous Models and Applied Computational Science2658-46702658-7149Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)13402ArticlesСтатьиResearch ArticleProperties of Titanium Dioxide Films with Metallic NanoparticlesСвойства плёнок диоксида титана с металлическими наночастицамиAlievS AАлиевСамир Алиевич-Peoples’ Friendship University of RussiaРоссийский университет дружбы народов150220162NO2 (2016)№2 (2016)738617092016Copyright ©; 2016, Алиев С.А.2016Алиев С.А.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/miph/article/view/13402The physicochemical properties of titanium dioxide thin films prepared by the gel technology, doped with gold nanoparticles, were investigated. The differences betweentechnologies for the synthesis of titanium dioxide were compared. It is experimentally shown that the developed gel technology allows to get almost 100% phase of nanostructured anatase that was confirmed by high-resolution microscopy and X-ray results. The topography and morphology of the films samples were investigated. The photoactivity of the synthesized films was studied by EPR spectroscopy. It is shown that the photoactivity of the films is increased by the UV irradiation. Titanium dioxide was modified by nanoparticles of gold with various concentrations. Has been investigated the depending of the ratio of the solution components in the manufacture of gel films, as well as of the annealing temperature of their formation on transmission spectra. It is shown that the absorption spectra depend significantly on the parameters of the technology. A study of the absorption spectra of titanium dioxide films containing gold nanoparticles showed significant changes in the spectra, exactly, there is an additional absorption peaks of varying intensity and the observed shift in the passband region. These changes are caused, presumably, by changes of the film structure, and the aggregation of gold nanoparticles. Studies have shown the prospects of the gel method for the synthesis of titanium dioxide and its modification of nanoparticles.В работе исследовались физико-химические свойства плёнок диоксида титана, содержащих наночастицы золота, изготовленных по гель-технологии. Проведено сравнение разных технологий синтеза диоксида титана. Экспериментально показано, что разработанная гель-технология позволяет получать практически 100% фазу наноструктурированного анатаза, что было подтверждено методами микроскопии высокого разрешения и результатами рентгеноструктурного анализа. Проведены исследования топографии и морфологии полученных образцов плёнок. Изучена фотоактивность синтезированных плёнок методом ЭПР-спектроскопии. Показано увеличение фотоактивности плёнок при УФ-облучении. Проведена модификация диоксида титана наночастицами золота разной концентрации. Исследованы спектры пропускания в зависимости от соотношения компонент раствора при изготовлении гель-плёнок, а также от температуры отжига при их формировании. Показано, что спектры поглощения существенно зависят от параметров технологического режима. Исследование спектров поглощения плёнок диоксида титана с содержанием наночастиц золота показало существенные изменения спектров, а именно: возникали дополнительные пики поглощения разной интенсивности и наблюдался сдвиг края полосы пропускания. Эти изменения обусловлены, по-видимому, изменением структуры плёнок, а также агрегацией наночастиц золота. Проведённые исследования показали перспективность гель-метода для синтеза диоксида титана и его модифицирования наночастицами.sol-gel and gel methodsdioxide titanium filmmodificationnanoparticlesgoldspectroscopyзоль-гель и гель-методыплёнки диоксида титанамодификациянаночастицызолотоспектроскопия1.Kreibig U., Vollmer M. Optical Properties of Metal Clusters. Berlin: Springer-Verlag, 1995.2.Карпов С. В., Слабко В. В. Оптические и фотофизические свойства фрактально-структурированных золей металлов. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 2003.3.Critical Coupling at Oblique Incidence / S. Deb, S. D. Gupta, J. Banerji, S. Dutta Gupta // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. 2007. Vol. 9. Pp. 555-559.4.Photoelectrochemistry, Photocatalysis and Photoreactors / Ed. by M. Schiavello. Dordrecht: Reidel Publ. Co., 1985.5.Фотокаталитическое преобразование солнечной энергии / под ред. К. И. Замараева. - Новосибирск: Наука, 1985. - Т. Т. 1,2.6.Ollis D. F., Al-Ekabi H. Photocatalytic Puri_cation and Treatment of Water and Air. Amsterdam: Elsevier, 1993.7.Gr¨atzel M. J., Howe R. F. // Nature. 1991. Vol. 91. P. 3906.8.Inuence of Oxygen and Water Related Surface Defects on the Dye Sensitized TiO2 Solar Cell / J.Weidmann, T. Dettrich, E. Konstantinova, I. Lauermann, I. Uhlendorf, F. Koch // Solar Energy Materials and Solar Cells. 1999. Vol. 56. P. 153.9.Fujishima A., Hashimoto K., Watanabe T. TiO2 Photocatalysis. Fundamentals and Applications. Tokyo: BKC Inc., 1999.10.Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis / M. R. Ho_mann, S. T. Martin, W. Choi, D. W. Bahnemann // Chem. Rev.|1995.|Vol. 95, No 1.| Pp. 69-96.11.Chen X., Mao S. S. Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis, Properties, Modifications, and Applications // Chem. Rev. 2007. Vol. 107, No 7. Pp. 2891-2959.12.Sol-Gel Processed Functional Nanosized TiO2 and SiO2-Based Films for Photocatalysts and Other Applications / N. Smirnova, A. Eremenko, V. Gayvoronskij, I. Petrik, Y. Gnatyuk, G. Krylova, A. Korchev, A. Chujko // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2004. Vol. 32, No 1-3. Pp. 357-362.13.Морозов А. Н. Синтез и каталитические свойства наноструктурированных покрытий диоксида титана.: Кандидатская диссертация. - М., 2014. - С. 23, дисс.. канд. хим. наук. дисс.. канд. хим. наук.14.Teh C. M., Mohamed A. R. Role of Titanium Dioxide and Ion Doped Titanium Dioxide on Photocatalytic Degradation of Organic Pollutants (Phenol Compounds and Dyes) in Aqueous Solutions: A Review // Journal of Alloys and Compounds. 2011. Vol. 509. Pp. 1648-1660.15.Yalcin Y., Kilic M., Cina Z. Fe+3 -doped TiO2: A Combined Experimental and Computational Approach to the Evaluation of Visible Light Activity // Applied Catalysis. 2010. Vol. 99. Pp. 469-477.16.Carp O., Huisman C. L., Reller A. Photoinduced Reactivity of Titanium Dioxide // Progress in Solid State Chemistry. 2004. Vol. 32. Pp. 33-177.17.El-Bahy Z. M., Ismail A. A., Mohamed R. M. Enhancement of Titania by Doping Rare Earth for Photodegradation of Organic Dye (Direct Blue) // Journal of Hazardous Materials. 2009. Vol. 166. Pp. 138-143.18.Choi W., Termin A., Hoffmann M. R. The Role of Metal Ion Dopants in QuantumSized TiO2: Correlation Between Photoreactivity and Charge Carrier Recombination Dynamics // Journal of Physical Chemistry.|1994.|Vol. 98.|Pp. 13669-13679.19.Visible Light Photocatalysis in Nitrogen-Doped Titanium Oxides / R. Asahi, T. Morikawa, T. Ohwaki, K. Aoki, Y. Taga // Science. 2001. Vol. 293. Pp. 269-271.20.E_ects of F Doping on the Photocatalytic Activity and Microstructures of Nanocristalline TiO2 Powders / J. C. Yu, J. Yu, W. Ho, Z. Jiang, L. Zhang // Chemistry of Materials. 2002. Vol. 14. Pp. 3808-3816.21.Carbon and Nitrogen Co-Doped TiO2 with Enhanced Visible Light Photocatalytic Activity / D. Chen, Z. Jiang, J. Geng, Q. Wang, D. Yang // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2007. Vol. 46. Pp. 2741-2746.22.Carbon-Doped Anatase TiO2 Obtained from TiC for Photocatalysis under Visible Light Irradiation / M. Shen, Z. Wu, H. Huang, Y. Du, Z. Zou, P. Yang // Materials Letters. 2007. Vol. 60. Pp. 693-697.23.Asahi R., Morikawa T. Nitrogen Complex Species and Its Chemical Nature in TiO2 for Visible Light Sensitized Photocatalysis // Chemical Physics. 2007. Vol. 339. Pp. 57-63.24.Колесник И. В. Мезопористые материалы на основе диоксида титана: Кандидатская диссертация. - М., 2010. - С. 155, дисс.. канд. хим. наук. дисс.. канд. хим. наук.25.Preparation of Nitrogen-Doped Titanium Dioxide with Visible-Light Photocatalytic Activity Using a Facile Hydrothermal Method / F. Peng, L. Cai, L. Huang, H. Yu, H. Wang // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2008. Vol. 69. Pp. 1657-1664.26.A Simple Method to Prepare N Doped Titania Hollow Spheres with High Photocatalytic Activity under Visible Light / Y. Ao, J. Xu, D. Fu, C. Yuan // Journal of Hazardous Materials. 2009. Vol. 167. Pp. 413-417.27.Rupa A. V., Divakar D., Sivakumar T. Titania and Noble Metals Deposited Titania Catalysts in the Photodegradation of Tartrazine // Catalysis Letters. 2009. Vol. 132. Pp. 259-267.28.Selective Oxidation with Dioxygen by Gold Nanoparticle Catalysts Derived from 55-atom Clusters / M. Turner, V. B. Golovko, O. P. H. Vaughan, P. Abdulkin, A. Berenguer-Murcia, M. S. Tikhov, B. F. G. Johnson, R. M. Lambert // Nature. 2008. Vol. 454. Pp. 981-983.29.Enhancement of Photocatalytic Activity by Metal Deposition: Characterization and Photonic E_ciency of Pt, Au and Pd Deposited on TiO2 Catalyst / S. Sakthivel, M. V. Shankar, M. Palanichamy, B. Arabindoo, D. W. Bahnemann, V. Murugesan // Water Research. 2004. Vol. 38, No 13. Pp. 3001-3008.30.Шульга Ю. М., Кабачков Е. Н. и др. Термостимулированные превращения в брукитсодержащих нанопорошках TiO2, полученных гидролизом TiCl4 // Журнал технической физики. - 2011. - Т. 81, № 1. - С. 101-105.