Свойства плёнок диоксида титана с металлическими наночастицами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

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.

Об авторах

Самир Алиевич Алиев

Российский университет дружбы народов

Список литературы

  2. Kreibig U., Vollmer M. Optical Properties of Metal Clusters. Berlin: Springer-Verlag, 1995.
  3. Карпов С. В., Слабко В. В. Оптические и фотофизические свойства фрактально-структурированных золей металлов. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 2003.
  4. 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.
  5. Photoelectrochemistry, Photocatalysis and Photoreactors / Ed. by M. Schiavello. Dordrecht: Reidel Publ. Co., 1985.
  6. Фотокаталитическое преобразование солнечной энергии / под ред. К. И. Замараева. - Новосибирск: Наука, 1985. - Т. Т. 1,2.
  7. Ollis D. F., Al-Ekabi H. Photocatalytic Puri_cation and Treatment of Water and Air. Amsterdam: Elsevier, 1993.
  8. Gr¨atzel M. J., Howe R. F. // Nature. 1991. Vol. 91. P. 3906.
  9. 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.
  10. Fujishima A., Hashimoto K., Watanabe T. TiO2 Photocatalysis. Fundamentals and Applications. Tokyo: BKC Inc., 1999.
  11. 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.
  12. Chen X., Mao S. S. Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis, Properties, Modifications, and Applications // Chem. Rev. 2007. Vol. 107, No 7. Pp. 2891-2959.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. Carp O., Huisman C. L., Reller A. Photoinduced Reactivity of Titanium Dioxide // Progress in Solid State Chemistry. 2004. Vol. 32. Pp. 33-177.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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.
  23. 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.
  24. 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.
  25. Колесник И. В. Мезопористые материалы на основе диоксида титана: Кандидатская диссертация. - М., 2010. - С. 155, дисс.. канд. хим. наук. дисс.. канд. хим. наук.
  26. 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.
  27. 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.
  28. 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.
  29. 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.
  30. 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.
  31. 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.

© Алиев С.А., 2016

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах