Пленки наноструктурированного диоксида титана для фотокаталитических и фотогальванических систем

• Автор: Перменова, Елена Петровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 104 с. : ил.

Содержание.

Список сокращений

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Химические методы синтеза наноструктурнрованного диоксида титана

1.1.1 Зольгсль метод

1.1.1.1 Модификация зольгель метода карбоновыми кислотами.

1.1.1.2 Модификация зольгель метода анионными соединениями

1.1.2 Гидротермальный метод синтеза

1.2 Применение диоксида титана.

Заключение.
Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Исходные вещества.
2.2. Приготовление образцов
2.2.1. Зольгель метод синтеза аморфного ТЮа.
2.2.2. Гидротермальный синтез i.
2.2.3. Синтез гибридных пленок ii.
2.2.4. Модификация поверхности ПК и нанесение пленок ТЮ2 на поверхность ПК.
2.2.5. Приготовление пленок ТЮ2 из порошков коммерческого производства.
2.3. Методы исследования.
2.3.1. Рентгенофазовый анализ
2.3.2. Спектроскопия комбинационного рассеяния.
2.3.3. УФ спектроскопия
2.3.4. ИК спектроскопия
2.3.5. Сканирующая электронная микроскопия.
2.3.6. Профилометрия.
2.3.7. Измерение удельной поверхности
2.3.8. Светорассеяние пленок.
2.4. Определение фотокаталитической активности ТЮ2.
2.4.1. Окисление текстильного красителя II на ТЮ2.
2.4.2. Методика проведения бактериологического анализа.
2.4.3. Восстановление 3 из раствора на ТЮ2
2.5. Определение устойчивости ПК к фотокаталитическому окислению.
2.6. Фотоиндуцирование гидрофильных свойств ГЮ2 пленок
2.7. Сорбция модельного белка БСА
2.8. Фотоперснос электрона между РЦ белка и ТЮ
2.9. Регистрация спектров люминесценции нпночасгиц серебра, восстановленных на ТЮ2
Глава 3. Пленки ТЮ2 на полимерном субстрате.
3.1 Рентгенофазовый анализ и спектроскопия комбинационного рассеяния пленок ТЮ2 на ПК.
3.2 Оптические свойства пленокТЮ2 на ПК
3.3 Морфология пленок ТЮ2 на ПК
3.4 ТЮ2 пленки на ПК, как защитные покрытия
3.5 Фотокатапитическая активность ТЮ2
3.5.1 Фагоиндуцированная гндрофильность пленок ТЮ2.
3.5.2 Окисление красителя II
3.5.3 Фотокаталитическис свойства аморфного ТЮ2
3.5.4. Бактерицидный эффект пленок ТЮ2.
Глава 4. Оптические свойства ТЮ2 с фотодепонированными наночастицами металла
Глава 5. Белковые комплексы бактериального фотосинтеза адсорбированные на ТЮ2.
5.1 Пористые пленки ТЮ2, в качестве субстрата для адсорбции модельного белка БСА
5.2 Фотоперснос электрона между РЦ белкового фотосинтеза и ТЮ2.
Выводы.
Список литературы


При этом пленки ТЮ2 на ПК не разрушают полимерный субстрат при облучении УФсвета со стороны ТЮ2. Показана фотокаталитическая активность аморфного ТЮ2 под действием УФ излучения в реакциях восстановления ионов и Аи3 из их растворов, с образованием наночастиц и . На плнках ТЮ2 с восстановленными наночастицами обнаружена двухфотонная люминесценция серебра, которая проявляется в виде горячих пятен на поверхности пленки. Показано, что мезопористые пленки ТЮ2, полученные из нанокристаллических коммерческих порошков окиси титана xi , Германия и ТКР 1, ТКР 2 Таука, Япония проявляют высокую сорбционную способность к белкам. Также на этих пленках разработана методика иммобилизации реакционных центров РЦ бактерий i. Показано, что при возбуждении РЦ светом красной части видимого диапазона X. ТЮ2 и как следствие регистрируется фотоиндуцированный потенциал и возникновение тока в электрохимической ячейке. Практическая значимость работы определяется функциональными возможностями наноструктурированных пленок ТЮ2. Полученные пленки перспективны для использовании в фотокатализе, опто и наноэлектронике. Толстые пленки ТЮ2 нанесенные на поверхность ПК представляют интерес для защиты полимерного субстрата от деструкции под действием УФ излучения и придания фотокаталигической активности внешней поверхности пленок. Гидрофильные свойства пленок ТЮ2, обуславливают способность е к самоочистке от органических загрязнений поверхности. Фотокаталитическая активность пленок ТЮ2, полученных с добавлением структурообразующих веществ в низкотемпературном режиме, сопоставима с фотоэффективностыо коммерческих образцов ТЮ2, что также открывает возможность их практического использования. Фотокаталитическое восстановление ионов серебразолота на плнках аморфного ТЮ2 открывает возможность практического использования систем i2,0ф. Пористые пленки ТЮ2 на поверхности проводящего стекла с иммобилизованными бактериальными реакционными центрами демонстрируют принципиальные возможности для создания фотогальваннческих элементов, с использованием пигмент белковых комплексов. Апробация работы. По материалам работы были представлены доклады на XIX Симпозиум Современная химическая физика, Туапсе г. Байер МНТЦ, г. Ианофотоника, Черноголовка, г. ИХФ РАН г. Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 статьи в отечественных и зарубежных научных журналах, получен 1 патент. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литерату рного обзора 1 глава, описания методики эксперимента глава 2 , результатов работы 345 главы, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 5 страницах машинописного текста, включая рисунков и 6 таблиц. Глава 1. Литературный обзор. В литературном обзоре представлено описание химических методов синтеза наиоструктурированного диоксида титана, а именно подробно изложена суть зольгель метод синтеза ТЮ, а также модификация этого метода карбоновыми кислотами и анионными соединениями. Описаны механизмы реакций, рассмотрены факторы, влияющие на физико химические свойства конечного продукта. Кратко изложена суть гидротермального метода синтеза и влияния температуры отжига на кристалличность получаемого диоксида титана. Описаны возможные практические применения систем из наноразмерного ТЮ2. К настоящему времени, синтез и исследование нанокристаллических материалов 20 нм представляют собой большую междисциплинарную область материаловедения. Особенность этих материалов заключается в том, что их физические и химические свойства значительно отличаются от свойств объемной твердой фазы. Причины такого поведения можно свести к двум основным явлениям. Вопервых, это высокая дисперсность нанокристаллических систем, а вовторых, феномен имеет место только в наноразмерных полупроводниковых материалах волна де Бройля электронов и дырок становится сравнимой с размерами кристаллита. В этом состоянии валентная зона и зона проводимости расщепляются на дискретные электронные уровни, расстояние между которыми растет с уменьшением размера частицы Рис. Такие частицы часто называют Счастицами или квантовыми точками.