Фотохимический синтез и исследование свойств наночастиц меди, серебра и золота на модифицированной полибутоксититаном поверхности кварца

• Автор: Рослов, Иван Иванович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 110 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Применение диоксида титана как оксида переходного металла

1.2. Свойства диоксида титана

1.3. Способы получения диоксида титана.

1.4. Алкоксисоединения титана

1.5.1. Механизм процесса фотокатализа

1.5.2. Фотовосстановление металлов.

1.5.3. Фотоиндуцированная сверхгидрофильность диоксида титана
1.6. Способы улучшения фотокаталитической активности
диоксида титана
1.7. Пленки диоксида титана, содержащие наночастицы металла
1.8. Способы получения материалов, содержащих пленку диоксида титана и наночастицы металлов.
1.9. Фотокаталитическое восстановление ионов металлов на поверхности пленок диоксида титана.
2. СТАНДАРТНЫЕ МЕТОДИКИ И ОБОРУДОВАНИЕ.
2.1 Исходные материалы и реагенты
2.2. Методика проведения фотовосстановления
2.3. Методика расчета эффективных квантовых выходов
2.4. Методика эксперимента.
2.5. Оборудование
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Разработка методики получения пленок, содержащих диоксид титана, на основе полибутоксититана
3.2. Фотохимический синтез композитных материалов, содержащих наночастицы серебра
3.3. Фотохимический синтез композитных материалов, содержащих наночастицы золота.
3.4. Получение тонких слоев меди на поверхности кварцевых слайдов, модифицированных ПБТ.
3.5. Сравнение эффективности фото восстановления наночастиц серебра, золота и меди на поверхности кварцевых слайдов,
модифицированных ПБТ.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Цель работы синтез однородных, оптически прозрачных пленок, содержащих диоксид титана, с помощью фотоинициированного разложения полибутоксититана ПБТ и исследование их структуры и свойств выявление возможности использования данных пленок для фотокаталитического осаждения наночастиц серебра, золота и меди. Объекты исследования В соответствии с поставленными целями основными объектами исследования служили тонкие оптически прозрачные пленки ПБТ, нанесенные на кварцевые пластинки и модифицированные УФ светом, и полученные на их основе композитные материалы, содержащие наночастицы серебра, золота и меди. Полибутоксититан был выбран в качестве исходного вещества благодаря тому, что он образует тонкие, прозрачные пленки, обладающие достаточно высокой адгезией к поверхности субстрата. УФВидим. ИК спектроскопии, СЭМ, АСМ и энергодисперсионного рентгеноспектрального анализа. Практическая значимость. Данные материалы могут найти применение в медицине и электронике. На основе композитов подобного рода возможно получение покрытий, обладающих бактерицидными свойствами, и покрытий с переменными оптическими свойствами. Теоретическая значимость. Исследование структуры и свойств полученных композитных материалов вносит вклад в расширение теоретических знаний химии поверхности. Оксиды переходных металлов находят широкое применение в качестве пигментов, катализаторов, носителей катализаторов, используются для производства различных сенсоров, оптических фильтров и в других областях. На сегодняшний день одним из наиболее востребованных оксидов переходных металлов является диоксид титана. Диоксид титана широко используется в качестве белого пигмента при производстве разного рода покрытий, красок, пластиков, резин, косметики и т. Широкое использование в данных целях именно диоксида титана основано на его высоком коэффициенте преломления, устойчивости, относительно низкой цене и возможности крупнотоннажного производства. Применение диоксида титана, не связанное с использованием его в качестве пигмента, основано на свойствах частиц диоксида титана нанометрового размера. Широко известно, что наноматериалы обладают химическими и электронными свойствами, которые значительно отличаются как от свойств макросистем, так и от свойств отдельно взятых молекул. Наночастицы диоксида титана, например, обладают высокой каталитической активностью. Кроме того, они обладают интересными полупроводниковыми свойствами, высокой стабильностью, чувствительностью к влажности и присутствию различных газов, диэлектрическим характером, фотоэлектрохимическими и фотолюминисцентными свойствами 1. Кроме того, тонкие пленки диоксида титана могут существенно снизить затраты на производство кремниевых солнечных батарей. На сегодняшний день наноразмерные покрытия диоксида титана уже находят применение в производстве солнечных батарей, газовых сенсоров, электронных изоляторов, высокотемпературных носителей катализаторов, керамических мембран и оптоэлектронных проводников. На использовании фотокаталитических свойств, которые диоксид титана проявляет в некоторых химических реакциях, таких как фоторазложение воды, разложение органических соединений например, фотокаталитическое окисление формальдегида, цианида, ДДТ, различного рода ПАБ, алкенов и ароматических углеводородов, а также в реакциях разрушения бактериальных клеток, основаны работы по созданию самоочищающихся поверхностей на его основе 4. Диоксид титана как фотокатализагор привлек внимание в силу своей химической инертности в отсутствии УФ света, термической стойкости, нетоксичиости по отношению к человеческому организму, относительно низкой стоимости и легкости получения, а также возможности получения тонких, оптически прозрачных пленок 4. Фотокаталитические свойства диоксида титана впервые привлекли внимание в году. К этому времени Фуджишима и Хонда обнаружили, что электроды, покрытые диоксидом титана, могут выступать в качестве фотокатализатора в процессе фоторазложения воды 5. После этого открытия исследования были сфокусированы на понимании фотокаталитических свойств диоксида титана и похожих оксидов переходных металлов. Был проделан достаточно большой объем работ, целью которых ставилась разработка методов очистки воды и воздуха.