Автореферат (1105603), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В связис этим было предложено также исследовать влияние пространственного распределения на фотокаталитическую активность нанокомпозитов WO3 /TiO2 .Далее приводятся результаты исследования нанокомпозитов на основедиоксида титана с безводным WO3 , которые были получены двумя способами:отжигом предварительно синтезированного WO3 ·H2 O/TiO2 и пропиткой TiO2раствором метавольфрамата аммония с последующей сублимационной сушкойи отжигом.
Было показано, что морфология пластинчатых частиц при отжигепрактически не меняется, в то время как фотокаталитическая активность полученных препаратов заметно снижается (см. рис. 15а). По всей видимости, этосвязано с тем, что край поглощения WO3 ·H2 O/TiO2 расположен в более длинноволновой области спектра.Согласно результатам рентгенофазового анализа, формирования выделенной фазы WO3 при использовании второго метода синеза не наблюдается19Рис. 15 — (а) ФКА WO3 ·H2 O/TiO2 до и после отжига, (б) ФКА WO3 /TiO2 ,полученного различными методами, (в) СДО препаратов WO3 ·H2 O/TiO2 до ипосле отжига.до 8% мольн., что косвенным образом свидетельствует о равномерном распределении оксида вольфрама по поверхности препарата TiO2 . По данным картирования сигнала РСМА, полученного с использованием ПРЭМ c отдельных наночастиц композита, вольфрам в пределах композита распределён равномерно.Фотокаталитическая активность этих образцов, тем не менее, практически неотличается от ФКА препаратов, содержащих пластинчатые частицы WO3 (см.рис.
15б).В этом же разделе обсуждается появление фотокаталитической активности под воздействием света видимого диапазона в случае нанокомпозитовWO3 ·H2 O/TiO2 (см. рис. 16).Рис. 16 — Кинетические кривые фотообесцвечивания МО в присутствииуказанного катализатора под воздействием видимого света.Четвёртый раздел обсуждения результатов посвящён нанокомпозитамметалл/полупроводник.
В этом разделе приведены данные рентгенофазовогоанализа нанокомпозитов Au/TiO2 и Ag/TiO2 , подтверждающие их фазовый состав и спектры диффузного отражения ряда композитов, подтверждающие наличие пика поверхностного плазмонного резонанса в видимой области спек20тра. Приведены также микрофотографии ПЭМ препаратов, синтезированныхпо различным методикам, а также результаты их статистической обработки.Следует отметить, что для этих нанокомпозитов были получены как карты элементного состава с использованием метода РСМА (рис. 17а,б), так и спектрыхарактеристических потерь энергий электрона в энергетическом диапазоне, перекрывающим видимую область спектра.
На этих спектрах (пример приведённа рис. 17в) также наблюдается максимум поглощения, соответствующий частоте поверхностного плазмонного резонанса.Рис. 17 — Микрофотография ПРЭМ нанокомпозита Ag/TiO2 (а) исоответствующая ей карта Ag Lα (б), СХПЭЭ, полученный с отдельнойнаночастицы и сопоставленный со спектром СДО (в), ПРЭМ-изображениесоответствующей области образца (г).Результаты исследования фотокаталитической активности композитовметалл/TiO2 , синтезированных по различным методикам, приведены в таблице 2. Полученные композиты демонстрируют высокую фотокаталитическуюактивность, в том числе и в видимом диапазоне спектра, как в воде, так и вбуферном растворе.Следует отметить, что для нанокомпозитов с золотом и серебром наблюдается различное изменение ФКА при изменении метода восстановления.
Так,при использовании более мягкого восстановителя цитрата натрия были получены препараты Au/TiO2 с более высокой ФКА, чем в случае использованияборгидрида натрия. Такое поведение согласуется с ожидаемым в случае эф21Таблица 2 — Результаты исследования ФКА нанокомпозитов сметаллическими наночастицамиПрепаратФКА, % от Р25дистиллятAu/P25-Cit230Au/P25-BH4 180Au/P25-UV 180Ag/P25-Cit95Ag/P25-BH4 200Ag/P25-UV 100ФКА, % от Р25Фосфатный буферный раствор270190280———фективного разделения носителей заряда на контакте металл-полупроводник:более медленное восстановление позволяет получить композит с лучшим контактом, и, следовательно, с более высоким ФКА. В случае с серебром наблюдается противоположная закономерность — более медленное восстановлениеприводит к снижению ФКА.
Это может объясняться наличием омического контакта на интерфейсе Ag/TiO2 и, соответственно, неэффективным разделениемфотогенерированных носителей заряда.В заключении приведены основные результаты работы, которые заключаются в следующем:1. Проведенные по предложенной методике измерения доли рентгеноаморфных фаз в диоксиде титана методом рентгенофазового анализа c применением добавок кристаллического стандарта и аморфного диоксида титана указывают на взаимосвязь количества рентгеноаморфных фаз с методом синтеза материала. Результаты измеренияфотокаталитической активности этих препаратов указывают на значительное негативное влияние рентгеноаморфных фаз на фотокаталитическую активность TiO2 . Впервые показано, что удаление рентгеноаморфных фаз, содержащихся в диоксиде титана, позволяет существенно повысить его фотокаталическую активность.2.
Предложенные подходы к осаждению наночастиц полупроводниковс различным расположением энергетических зон относительно TiO2(CuO, WO3 ) на диоксид титана приводят к формированию нанокомпозитов полупроводник/TiO2 . Результаты проведенных оригинальных исследований фотокаталитической активности этих нанокомпозитов указывают на не аддитивный характер зависимости их фотока22талитической активности при изменении массовых соотношений диоксид титана/полупроводник.
В частности, было показано, что осаждение CuO на диоксид титана приводит к заметному снижению егофотокаталитической активности, в то время как осаждение гидратированного оксида вольфрама — к её повышению.3. СравнениефотокаталитическойактивностикомпозитовWO3 ·H2 O/TiO2 и WO3 ·H2 O/SiO2 указывает на появление фотокаталитической активности под воздействием видимого светав случае нанокомпозитов WO3 ·H2 O/TiO2 вследствие взаимногоположительного влияния WO3 ·H2 O/TiO2 и TiO2 в таком композите.4. Сравнением фотокаталитических свойств TiO2 и нанокомпозитовAg/TiO2 и Au/TiO2 показано, что фотокатализаторы металл/TiO2 могут обладать высокой фотокаталитической активностью, а также могут проявлять фотокаталитическую активность и при воздействиисвета видимого диапазона.
Было показано, что увеличение фотокаталитической активности под воздействием УФ-излучения, а также появление фотокаталитической активности при воздействии света видимого диапазона на суспензию нанокомпозита связано с тем, какой из методов восстановления (цитратом натрия, боргидридом натрия, УФ излучением) использовался при формировании композитаметалл/TiO2 и зависит от работы выхода металла, контактирующегос TiO2 .Публикации автора по теме диссертации1.
The amorphous phase in titania and its influence on photocatalytic properties / V.A. Lebedev, D.A. Kozlov, I.V. Kolesnik et al. // Applied Catalysis B: Environmental. — 2016. — Vol. 195. — Pp. 39 – 47. —URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337316303411.2. Фотокаталитические свойства нанокристаллического TiO2 , модифицированного CuO и WO3 / В. А.
Лебедев, В. В. Судьин, Д. А. Козлов, А. В. Гаршев // Российские нанотехнологии. — 2016. — Т. 11, № 1-2. — С. 27–34.233. Исследование оптических и фотокаталитических свойств композиционныхматериалов Ag/TiO2 , Ag/ZnO / Д. А Козлов, В. А.
Лебедев, К. М. Хазова,А. В. Гаршев // LI школа ФГБУ «ПИЯФ» по физике конденсированного состояния (ФКС-2017), 11-16 марта 2017. — Санкт Петербург, Россия, 2017.4. Методы синтеза фотокаталитически активных нанокомпозитов WO3 /TiO2 /К. М. Хазова, В. А. Лебедев, Д. А Козлов и др. // LI школа ФГБУ «ПИЯФ»по физике конденсированного состояния (ФКС-2017), 11-16 марта 2017. —Санкт Петербург, Россия, 2017.5. Amorphous phase content in titania catalysts: quantitative measurements and influence on photocatalytic properties / V. A. Lebedev, D. A. Kozlov, A. S.
Poluboyarinov et al. // Absracts of NaNoIsrael 2016, The 5th International Nanotechnology Conference & Exhibition. — Kenes Exhibitions Israel, 2016. —Pp. 480–480.6. Studying the SPR peak position in metal/semiconductor nanocomposites usingLibra 200FE MC / A. V.
Garshev, D. A. Kozlov, A. Yu Polykov, V. A. Lebedev //Abstracts of the V International Conference State-of-the-art Trends of ScientificResearch of Artificial and Natural Nanoobjects (STRANN-2016). — СанктПетербург, 2016. — Pp. 100–101.7. The influence of contact effects on the SPR peak position in metal/semiconductornanocomposites / Kozlov Daniil, Lebedev Vasily, Polyakov Alexander, Garshev Alexei // Absrats of NaNoIsrael 2016, The 5th International Nanotechnology Conference & Exhibition. — Kenes Exhibitions Israel, 2016. — P. [507].8. Получение фотокаталитически активных материалов на основе оксидов титана и вольфрама / К. М.
Хазова, Д. А. Козлов, В. А. Лебедев, А. В. Гаршев //VI Всероссийская конференция по наноматериалам с элементами научнойшколы для молодежи (НАНО2016). Москва. 22-25 ноября 2016 г. / Сборникматериалов. — ИМЕТ РАН Москва, 2016. — С. 502–503.9. Получение, оптические и фотокаталитические свойства композиционныхматериалов (Ag/ZnO, Ag/TiO2 , Au/ZnO, Au/TiO2 ) / Д.
А. Козлов, В. А. Лебедев, К. М. Хазова, А. В. Гаршев // VI Всероссийская конференция по наноматериалам с элементами научной школы для молодежи (НАНО2016).24Москва. 22-25 ноября 2016 г. / Сборник материалов. — ИМЕТ РАН Москва,2016. — С. 486–488.10. Козлов Д. А., Лебедев В. А., Гаршев А. В. Получение, оптические и фотокаталитические свойства композиционных материалов (металлические наночастицы / полупроводник) // Материалы Международного молодёжногонаучного форума ”Ломоносов-2016”. — МАКС Пресс Москва, 2016.11. Синтез нанокомпозитов WO3 /TiO2 для применения в фотокаталитическихпроцессах / К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
