Виды диоксида титана, производители, применение
Информация о важнейших марках, областях применения и производителях диоксида титана

Диоксид титана в лакокрасочных материалах
Роль, особенности использования и аналоги TiO2
в различного рода ЛКМ

Главная страница
Форум о диоксиде титана
 
Диоксид титана TiO2
Использование в ЛКМ
О веществе TiO2
Статьи о диоксиде титана
Виды диоксида титана
Ответы на ваши вопросы
Контакты
Полезные ссылки

 


Бесплатная книга

Скачать


 


Изменение оптических свойств диоксида титана путем химической обработки

Модификация оптических свойств мезопористого оксида титана при обработке гидразином. Чеботаева Г.С., Колесник И.В. Факультет наук о материалах, МГУ

Мезопористые оксиды являются перспективными каталитическими материалами, благодаря своей высокой удельной площади поверхности и возможности контролировать диаметр пор на стадии синтеза. Мезопористый оксид титана обладает значительной фотокаталитической активностью в УФ-диапазоне, а также характеризуется узким распределением пор по размерам и хорошей кристалличностью [1], высокой устойчивостью к процессам фотокоррозии и отсутствием токсичности, что позволяет применять его в качестве компонента самоочищающихся покрытий, а также при бытовой и промышленной очистке воды и воздуха.

Однако ширина запрещенной зоны оксида титана составляет 3-3,2 эВ (в зависимости от кристаллической фазы), поэтому, он проявляет значительную фотокаталитическую активность только при облучении ультрафиолетовым светом с длиной волны меньше 400 нм, а следовательно, проведение фотокаталитических реакций с применением TiO2 требует использования специальных источников ультрафиолетового излучения. Расширение спектра поглощения в видимую область позволило бы использовать солнечное излучение.

В связи с этим разработка методов модификации оптических свойств мезопористого оксида титана, представляют большой практический интерес. Одним из подходов, используемых для изменения оптических свойств TiO2, является допирование оксида титана, которое проводят как в катионные, так и в анионные позиции. Допирование в позиции титана обычно осуществляется такими катионами, как

Сr3+, Fe3+, Zn2+, Ce4+

в ходе совместного гидролиза соответствующих прекурсоров. Наиболее перспективной допирующей добавкой, которая может занимать анионные позиции, является азот, однако его внедрение в структуру сопряжено с рядом трудностей.

Для этой цели может использоваться бомбардировка плазмой, микроволновая обработка в присутствии мочевины или отжиг в токе аммиака, а наиболее простым методом является обработка оксида титана гидразином. Целью данной работы было установление корреляции между параметрами обработки мезопористого оксида титана гидразином, термической модификацией, микроструктурой и оптическими свойствами.

Нами был использован наиболее простой из существующих методов обработки оксида титана гидразином – пропитка при комнатной температуре, для лучшей кристаллизации образцов, которая также приводит к улучшению фотокаталитических свойств, был проведен последующий отжиг в токе азота. Гидразин, как химически активное вещество, разлагающееся на воздухе при низких температурах с большим выделением теплоты, может служить источником азота, а также может восстанавливать Ti+4 до Ti+3, что ведет к образованию дефектов структуры и как следствие уменьшению ширины запрещенной зоны.


Полученные образцы были проанализированы с помощью УФ-видимой спектроскопии, методов РФЭС и РФА. По данным РФА полученный оксид титана является нанокристаллическим и состоит из фаз анатаза и брукита. Рассчитанный размер ОКР составляет 4-5 нм для анатаза и 2-3 нм для брукита, причем при отжиге наблюдается небольшой рост частиц, в то время как фазовый состав остается неизменным.

Для образцов, пропитанных гидразином, меняются свойства аморфной фазы и, как следствие, фазовый состав после отжига. С помощью УФ-видимой спектроскопии было показано, что для нанокристаллического оксида титана наблюдается два перехода: разрешенный и запрещенный, в связи с изменением динамики носителей заряда по сравнению с объемным материалом.

При отжиге энергии межзонных переходов уменьшаются, что связано с ростом кристаллических частиц, а после обработки мезопористого оксида титана гидразином происходит уменьшение ширины запрещенной зоны и значительный сдвиг края поглощения в видимую область. 30060090001A?, nm MT7_1 MT7_1_180 H H-180 H-250 MT7_1_180(N2)400600800100001A?, nm MT7_2 MT7_2_SE MT7_2_SE_180 SEH SEH-180 SEH-250Рисунок 3а. Данные УФ-видимой спектроскопии для образцов серии 1.

По данным РФЭС, в спектрах образцов, обработанных гидразином, наблюдается сдвиг линий титана, что может свидетельствовать о его частичном восстановлении. При этом восстановление титана может происходить согласно уравнениям:

TiO2 > TiTi? + 2OO? > TiTi? + OO? + VO? -?O2 > TiTi? + OO? + VO? + 2e > TiTi? + OO? + VO? + e

Кроме того, было показано, что после обработки оксида титана гидразином, образец SEH содержит значительное количество азота (до 7%), пик которого на спектре включает в себя как вклад азота в адсорбированной форме, так и вклад азота, находящегося в позициях кислорода. Встраивание азота в структуру может происходить согласно следующему уравнению:

TiTi? + 2OO? + 2N? > TiTi? + OO? + VO? + 2NO?. -?O2

Таким образом, было показано, что обработка мезопористого оксида титана гидразином приводит к изменениям в микроструктуре и оптических свойствах образца, а именно меняется фазовый состав мезопористого оксида титана и наблюдается сдвиг спектра поглощения в видимую область.

Кроме того, были рассмотрены возможные механизмы указанной модификации свойств: восстановление титана и встраивание азота в структуру оксида титана. Список обозначений образцов: MT7_1, MT7_2 – мезопористый оксид титана MT7_1_180, MT7_2_SE – экстракция темплата по методу Сокслетта H, SEH – обработка гидразином H-180, SEH-180 – отжиг в токе N2, 180°C H-250, SEH-250 – отжиг в токе N2, 250°C

Источник: http://newrusnano.explosion.ru/

 

Важнейшие марки диоксида титана, применение, производители




 

скорлупа ппу для изоляции труб

Тематический индекс цитирования

Copyright © 2008-2012 TitanDioxide.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Диоксид титана TiO2