Синтез та фізико–хімічні властивості золь–гель плівок TiO2/ZrO2/SiO2, модифікованих наночастинками золота та срібла

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ХІМІЇ ПОВЕРХНІ ім. О.О. Чуйка

01.04.18 - Фізика і хімія поверхні

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук

Синтез та фізико - хімічні властивості золь - гель плівок TiO2/ZrO2/SiO2, модифікованих наночастинками золота та срібла

Вітюк Надія Василівна

Київ - 2009

Размещено на http://www.allbest.ru//

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Інституті хімії поверхні імені О.О. Чуйка Національної академії наук України

Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор

Єременко Ганна Михайлівна,

Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України,

провідний науковий співробітник

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор,

член-кореспонтент НАН України, заступник директора з наукової роботи

Брей Володимир Вікторович,

Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України

доктор хімічних наук, доцент кафедри фізичної хімії хімічного факультету

Олексенко Людмила Петрівна,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Захист відбудеться “11” лютого 2010 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.210.01 в Інституті хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України за адресою: 03164, м. Київ, вул. Генерала Наумова, 17.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України, м. Київ, вул. Генерала Наумова, 17.

Автореферат розісланий “04” січня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Г.П. Приходько

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми

Відомо, що діоксид титану напівпровідниковий фотокаталізатор, який широко використовується в процесах очистки навколишнього середовища, що зумовлено можливістю одночасного проведення як процесів окиснення, так і відновлення токсичних сполук. Висока хімічна та біологічна інертність діоксиду титана виключає можливість вторинного забруднення, а у випадку використання плівок ТіО2 відсутні стадії розділення реакційних сумішей після проведення процесу фотокаталізу.

Поряд з поліпшенням хімічної, термічної та механічної стабільності фотокаталізаторів на основі діоксиду титана надзвичайно актуальним є підвищення їх радіаційної стійкості для використання в процесах відновлення та видалення радіоактивних та токсичних іонів металів з ядерних сховищ, для яких характерні екстремально агресивні середовища. Аналогів таких фотокаталізаторів на даний час не існує.

Перспективним є допування ТіО2 більш хімічно та механічно стійким діоксидом цирконію та діоксидом кремнію для підвищення робочої поверхні і термічної стійкості. Нами в даній роботі синтезовані нанорозмірні фотокаталізатори шляхом комбінування діоксиду титана з оксидами цирконію та кремнію, з підвищеною термічною, хімічною, механічною і радіаційною стабільністю та досліджені можливості їх використання в забруднених, агресивних та радіаційних середовищах.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконувалась згідно з тематичними планами науково-дослідних робіт Інституту хімії поверхні НАН України: „Синтез, модифікування, фізико-хімічні дослідження систем пониженої розмірності та композитів на їх основі” (№ держреєстрації 0199U004531); “Розробка та фізико-хімічні дослідження наноструктурних оксидних систем” (№ держреєстрації 0103U006287); “Наноструктурні системи, наноматеріали, нанотехнології” (№ держреєстрації 0103U006289).

Мета і задачі дослідження.

Мета роботи полягає в розробці умов синтезу фотокаталізаторів TiO2/ZrO2/SiO2 в вигляді плівок та порошків з розвиненою поверхнею, високою хімічною, механічною, термічною і радіаційною стійкістю та фотокаталітичною активністю; у вивченні природи зв'язків та взаємного впливу компонентів в отриманих потрійних композитах; та у дослідженні впливу модифікування композитів наночастинками благородних металів на їх фотокаталітичну активність.

Задачі дослідження:

Одержання золь-гель методом нанорозмірних композитів TiO2/ZrO2/SiO2, модифікованих наночастинками благородних металів;

Дослідження оптичних та структурних характеристик отриманих TiO2/ZrO2/SiO2 композитів;

Вивчення електронної структури композитів TiO2/ZrO2/SiO2, модифікованих наночастинками благородних металів.

Визначення впливу високоенергетичного опромінення на дефектну структуру та фотокаталітичну активність отриманих TiO2/ZrO2/SiO2 композитів; електронний композит золь плівка

Тестування отриманих нанорозмірних композитів TiO2/ZrO2/SiO2, модифікованих наночастинками благородних металів, в модельних реакціях фотовідновлення біхромату калію та фотоокиснення барвнику родаміну Б.

Об'єкт дослідження: радіаційно ? стійкі ефективні фотокаталізатори окисно - відновних процесів у вигляді плівок TiO2/ZrO2/SiO2 та TiO2/ZrO2/SiO2/Au

Предмет дослідження: структурні, оптичні, морфологічні та фотокаталітичні властивості плівок TiO2/ZrO2/SiO2 і TiO2/ZrO2/SiO2/Au та вплив на них в ? опромінення.

Методи дослідження: рентгенофазовий аналіз; УФ - видима та раманівська спектроскопія; рентгенофотоелектронна спектроскопія; електронний парамагнітний резонанс; скануюча електронна та атомно силова мікроскопія; фотокаталітичний експеримент.

Наукова новизна одержаних результатів:

Розроблено золь - гель методику одержання TiO2/ZrO2/SiO2 плівкових фотокаталізаторів, стійких до впливу агресивних середовищ та радіаційного опромінення, яка забезпечує одночасне утворення ТіО2 з структурою анатазу та цирконату титану з структурою шриланкіту.

Встановлено, що атомне співвідношення елементів на поверхні плівок відрізняється від молярної концентрації компонентів в прекурсорі через різну швидкість дифузії до поверхні і тому нерівномірний розподіл елементів по профілю плівки.

Показано, що плівки TiO2/ZrO2/SiO2/Au мають гладку поверхню з рівномірно розподіленими наночастинками золота та підвищену фотокаталітичну активність в процесі розкладу барвника РБ, завдяки покращенню процесу розділення зарядів.

Знайдено оптимальний вміст золота в плівках TiO2/ZrO2/SiO2/Au та їх товщину для підвищення фотокаталітичної активності в процесі фотоокиснення барвника родаміну Б.

Встановлено, що отримані TiO2/ZrO2/SiO2 композити є стійкі до агресивних та радіаційних середовищ і залишаються активними в процесі фотовідновлення іонів Cr(VI) (ізоелектронного аналога Тс6+, присутнього в радіоактивних сховищах) після високоенергетичного опромінення з Ее = 1,9 МеВ та різними дозами (від 0.5 до 4.0 МГр).

Практичне застосування одержаних результатів.

Одержані стійкі до впливу агресивних середовищ та радіаційного опромінення композити TiO2/ZrO2/SiO2 можуть бути використані для знешкодження іонів важких металів та інших токсичних і радіоактивних речовин з агресивних та радіаційно ? забруднених середовищ.

Плівки TiO2/ZrO2/SiO2 з інкорпорованими наночастинками золота мають високу фотокаталітичну активність у процесі розкладу органічних барвників при опроміненні УФ - світлом. Вони можуть бути запропоновані як самоочищувані поверхні та покриття з бактерицидними властивостями.

Особистий внесок здобувача.

Доктор хімічних наук, проф., пров.н.с. Єременко Г.М. (науковий керівник) - постановка задач досліджень, інтерпретація результатів та їх узагальнення [1 - 20]; результати досліджень обговорювались спільно з д.ф.-м.н., проф. Кулішом М.П [2, 5, 7, 8, 11, 12, 18, 19]., д.ф.-м.н., проф. Горбиком П.П. [3 - 5], к.х.н., с.н.с. Смирновою Н.П. [1 - 10, 12 - 20] та за участю к.х.н. Ліннік О.П. [1 - 20], к.х.н. Гнатюка Ю.І. [3, 6, 9, 14]. Методики експериментальних вимірювань розроблені у співавторстві з к.х.н. Оранською О.І. [1, 16], к.ф.-м.н.Дмитренко О.П. [2, 5, 7, 8, 11, 12, 18, 19], Буско Т.О., [2, 5, 7, 8, 11 - 13, 15, 18, 19] (рентгенофазовий аналіз), проф. Тамулевічусом С. [6, 13], Андрулевічусом М. [6, 13] (рентгенівська фотоелектронна спектроскопія), Фроловою О.К. [13], к.ф.-м.н. Петрик І.С. [4, 8, 13] (еліпсометрія та програма для обробки даних еліпсометричних вимірювань), к.ф.-м.н. Литвин О.С. (дослідження морфології поверхні методом АСМ), д.ф.-м.н. Голубом В.О., к.х.н. Хижним В.А. [5, 17], Шлапацькою В.В. [5, 7, 17] (метод електронного парамагнітного резонансу). Співавтори публікацій Бєлий М.М. [7, 12], Стращук В.С. [2], Дивінський Я.О. [1], Заболотний М.А. [19], Прилуцький Ю.І. [19], Жоховець С.В. [19], Шарфф П. [19], Ріхтер У. [19] брали участь у проведенні окремих експериментів.

Апробація результатів дисертації.

Результати було представлено та обговорено на: VII Polish Ukrainian Symposium “Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications”, Lublin, Poland, 15-18.09.2003.; XI Polish Ukrainian Symposium “Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications”, Krasnobrуd-Zamoжњ, Poland, August 22-26, 2007; XVIII International School-Seminar “Spectroscopy of Molecules and Crystals”. Beregove, Crimea, Ukraine, 20-28.09.2007; Всеукраїнській міжнародній конференції молодих вчених “Наноматеріали в хімії, біології та медицині”. м.Київ, Україна, 15-17 травня 2007 року; Всеукраїнській міжнародній конференції молодих вчених “Наноматеріали в хімії, біології та медицині”. Київ, Україна, 24-25 травня, 2006; Міжнародній науково-практичній конференції “Структурна релаксація у твердих тілах”. 23-25 травня, 2006, Вінниця, Україна; XVIII международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению. 4-9 сентября, 2006, Алушта, Крым, Украина; Всеукраїнській конференції з міжнародною участю “Хімія, фізика та технологія поверхні наноматеріалів”. Київ, Україна, 28 - 30 травня, 2008 р. С. 118  119; Международном симпозиуме «Нанофотоника». Ужгород, 28.09.-03.10.2008; Первой международной конференции “Нано - 2008”, Минск, 22 - 25 апреля, 2008 г; XIІ Міжнародна конференція “Фізика і технологія тонких плівок та наносистем”, Івано-Франківськ, Україна, 18-23 травня 2009; Всеукраїнська конференція за участю іноземних учених “Хімія, фізика та технологія модифікування поверхні”. Київ, 20 - 22 травня, 2009.

Публікації.

Основний зміст роботи викладено в 20 публікаціях, серед яких 8 статей у фахових виданнях та тези 12 доповідей на конференціях і симпозіумах.

Структура та обсяг роботи.

Дисертація складається із вступу, 5 розділів, загальних висновків та списку використаних літературних джерел. Роботу викладено на 149 сторінках машинописного тексту, який містить 57 рисунків, 15 таблиць і бібліографію із 202 джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтовано актуальність, сформульовано мету та задачі роботи, визначено наукову новизну та практичну цінність одержаних результатів, наведено відомості щодо публікацій, в яких висвітлено основні результати дисертаційного дослідження та особистий внесок здобувача.

Розділ 1. Огляд літератури. В першому розділі представлено огляд літератури за темою дисертації, в якому розглянуто синтез, структурні, оптичні та фотокаталітичні властивості змішаних оксидів на основі діоксиду титану. Розглянуто накопичений досвід щодо дослідження формування парамагнітних центрів в індивідуальних та бінарних оксидах на основі діоксиду титану і впливу високоенергетичного опромінення на їх структурні, оптичні та фотокаталітичні властивості. Аналіз літературних даних дозволив визначити напрями, мету, предмет та основні завдання дисертаційної роботи.

Розділ 2. Характеристика вихідних речовин, методики синтезу та методи дослідження синтезованих речовин. У другому розділі представлені характеристики вихідних речовин, які використовували для синтезу нанорозмірних плівок TiO2/ZrO2/SiO2 та модифікованих наночастинками срібла і золота, і описано методику синтезу досліджуваних нанорозмірних плівок.

Хімічний склад поверхні плівок TiO2/ZrO2/SiO2 та модифікованих наночастинками срібла і золота визначали за допомогою рентгено - фотоелектронної спектроскопії (РФС). Структуру та утворення парамагнітних центрів досліджували методами дифракції рентгенівських променів та електронного парамагнітного резонансу (ЕПР), відповідно. Рельєф поверхні плівок та розмір частинок були досліджені за допомогою атомної силової мікроскопії (АСМ) з використанням та скануючої електронної мікроскопії (СЕМ). Оптичні спектри поглинання плівок та дифузійного відбиття порошків вивчали за допомогою спектрофотометра Perkin-Elmer Lambda Bio-40. Для визначення впливу високоенергетичного опромінення на формування парамагнітних центрів та фотокаталітичну активність досліджувані зразки були опроміненні пучком електронів з Е = 1.9 МеВ та різними дозами. Фотокаталітична активність плівок TiO2/ZrO2/SiO2 та модифікованих наночастинками срібла і золота досліджували в двох тестових реакціях: фотовідновлення іонів Cr(VI) та фотоокиснення барвника родаміну Б.

Розділ 3. Синтез та характеристики плівок TiO2/ZrO2/SiO2, TiO2/ZrO2/SiO2/Au та TiO2/ZrO2/SiO2/Ag. У третьому розділі наведено схеми синтезу нанорозмірних плівок TiO2/ZrO2/SiO2 та модифікованих наночастинками срібла і золота. За оптичними спектрами поглинання розраховані значення енергії забороненої зони для індивідуальних, бінарних та потрійних оксидних плівок (табл. 1). Встановлено, що для потрійних плівок значення енергії забороненої зони займає проміжне значення між значеннями для діоксиду титану та діоксиду цирконію, що свідчить про взаємний вплив компонентів в даних системах та утворення спільних Ti - O - Zr, Ti - O - Si, Si - O - Zr зв'язків.

Таблиця. 1 Значення енергії забороненої зони для чистих, подвійних та потрійних плівок
Зразки	Eз, eВ	Зразки	Eз, eВ
TiO2	3.49	SiO2/TiO2 (70:30)	3,75
ZrO2	5,43	SiO2/ZrO2 (70:30)	5,72
SiO2	>6.2 (8.9*)	TiO2/ZrO2/SiO2 (21:9:70)	4,04
TiO2/ZrO2 (70:30)	3,61	TiO2/ZrO2/SiO2 (49:21:30)	3,68
*літературні дані

Рис. 1. Залежність товщини плівки TiO2/ZrO2/SiO2 від кількості шарів, обрахована по результатах спектральних вимірів.

За порядком інтерференційних піків у спектрах пропускання визначено залежність товщини плівки TiO2/ZrO2/SiO2 від кількості шарів (рис. 1).

Без втрати оптичної якості даним методом одержували 5-6 шарові плівки.

Методом СЕМ встановлено, що поверхня плівок гладка, не містить пор з розподіленими кристалами анатазу, з середнім розміром 81 - 82 нм. При модифікуванні плівок TiO2/ZrO2/SiO2 наночастинки срібла і золота рівномірно розподіляються на поверхні і у випадку золота мають форму трубок, пірамід, сфер.

Електрона структура плівок TiO2/ZrO2/SiO2, TiO2/ZrO2/SiO2/Ag та TiO2/ZrO2/SiO2/Au, синтезованих золь-гель методом, досліджена за допомогою рентгено - фотоелектронної спектроскопії. Встановлено, що на поверхні синтезованих плівок присутні всі компоненти заданих систем та розрахована їх поверхнева атомна концентрація. Різниця між молярною концентрацією компонентів в розчині та атомною концентрацією на поверхні плівки віднесена до різної швидкості дифузії компонентів до поверхні плівки в процесі термічної обробки. Враховуючи, що метод РФС дозволяє встановити склад поверхні плівки на глибину 11 нм можна говорити про відносну неоднорідність складу плівки по її профілю з товщиною 160 нм. Градієнт розподілу атомів свідчить про збагачення поверхні плівки TiO2/ZrO2/SiO2 після термообробки атомами Ті (задане при синтезі молярне співвідношення компонентів в плівці TiO2/ZrO2/SiO2 - 21/9/70, а реальне співвідношення атомів на поверхні - 26.3/6.1/67.6, відповідно).

Зсуви, що відповідають енергії зв'язків Si2р, Ti2p та Zr3d, відносно індивідуальних оксидів, свідчать про утворення в процесі синтезу спільних Si - O - Ti, Si - O - Zr, Ti - O - Zr, Si - O - Ti - O - Zr зв'язків.

При порівнянні детальних РФС спектрів кисню в індивідуальних, бінарних та потрійних оксидних плівках показано, що піки O 1s та Si 2p зв'язку Si-O зсунуті в область менших енергій в присутності оксидів титану та цирконію

Відповідні зсуви, що відповідають енергії зв'язків Ti2p та Zr3d (рис. 4) при утворенні бінарних та потрійних оксидів, відносно окремих оксидів, також підтверджують утворення в процесі синтезу спільних Si - O - Ti, Si - O - Zr, Ti - O - Zr, Si - O - Ti - O - Zr зв'язків.

Спектр області срібла Ag 3d складається з дублету - Ag 3d5/2 та Ag 3d3/2. Спектр срібла було розкладено на компоненти. Пік з меншою інтенсивністю знаходиться справа від основного максимуму. Зсув 0,3 еВ можна віднести до формування Ag2O на поверхні НЧ срібла.

Методом РФС зафіксовано дублет золота Au 4f з високою інтенсивністю. Значну різницю між молярною та атомною концентрацією золота на поверхні плівки можна віднести до градієнту концентрації золота по профілю плівки.

РОЗДІЛ 4. Синтез, структурні та оптичні властивості TiO2/ZrO2/SiO2 порошків. Для порівняння властивостей плівок і порошків подібного складу були синтезовані відповідні порошки TiO2/ZrO2/SiO2.

Методом РФА встановлено, що в порошках TiO2/ZrO2/SiO2, одержаних золь-гель методом, відбувається кристалізація двох фаз одночасно: діоксиду титану в фазі анатазу та цирконату титана в фазі шриланкіту (Ti2ZrO6).

З даних рентгенофазового аналізу розраховані значення міжплощинних відстаней та співвідношення інтенсивностей піків для отриманого золь - гель методом порошку TiO2/ZrO2/SiO2(TEOS) і встановлено, що значення міжплощинних відстаней та інтенсивностей не співпадають з літературними даними, що можливо відбувається в внаслідок формування двох фаз одночасно. Значення міжплощинних відстаней для анатазу та шриланкіту знаходяться майже в одній області 2?, тому можливим стає накладання сигналів від цих двох фаз.

За допомогою спектрів дифузного відбиття по краю смуги поглинання розраховано значення енергії ширини забороненої зони для індивідуальних та потрійних систем (табл. 2.). Встановлено, що значення енергії забороненої зони для порошків TiO2/ZrO2/SiO2 є, як і у випадку плівок, проміжним між значенням для діоксиду титану та діоксиду цирконію, що може свідчити про взаємний вплив компонентів та утворення спільних зв'язків. Порівнюючи значення енергії забороненої зони для плівок (табл. 1.) та порошків бачимо, що для порошків відповідні значення менші, що свідчить про те, що порошки мають кристали більшого розміру.

Таблиця 2. Значення енергії ширини забороненої зони для порошків.
Зразки	Eg, eВ	Зразки	Eg, eВ
TiO2	3,3	TiO2/ZrO2/SiO2 (TEOS) (21/9/70)	3,7
ZrO2	5,09	TiO2/ZrO2/SiO2 (Ludox) (21/9/70)	3,58
SiO2	>6	TiO2/ZrO2/SiO2 (Davisil) (21/9/70)	3,49

Для чіткого розуміння впливу термічної обробки та високоенергетичного опромінення на формування поверхневих дефектів проведено дослідження дефектної структури методом електронного парамагнітного резонансу (ЕПР).

З спектрів ЕПР потрійної системи (рис. 6 (а)) крива 1) бачимо, що після термічної обробки при температурі 600 0С відбувається формування сигналу з аксіальною симетрією характерною для Ті3+ ? центрів анатазу при відповідних g - факторах: g+ = 1.9815 та g¦ =1.9568. Після високоенергетичного опромінення характер сигналу дещо змінюється (рис. 6 (а), крива 2). По-перше, зменшується інтенсивність сигналу, Ті3+ ? центрів, що вірогідно свідчить про їх відновлення при високоенергетичному опроміненні. По-друге, після опромінення з'являється сигнал з g1 = 2,024, g2 = 2,009, g3 = 2,003, в області більш низьких полів, який згідно з літературними даними [Гопал, 2006 р.] відповідає Ті4+ ? О2- центрам на поверхні анатазу.

Для потрійної системи TiO2/ZrO2/SiO2, синтезованої з використанням колоїдного розчину SiO2 - Ludox, також, як і для системи TiO2/ZrO2/SiO2(TEOS) після термічної обробки при 600 0С спостерігається анізотропний сигнал в області високих полів (рис. 6 (б), крива 1), з відповідними g - факторами: g+ = 1.9914 та g¦ =1.9658, який свідчить про формування Ті3+ центрів на поверхні анатазу.

Після високоенергетичного опромінення в спектрах ЕПР (рис. 6 (б), крива 2) з'являється новий сигнал від Е' - центрів на діоксиді кремнію (O ? S*, O ? S+) [Роберто Ка, 1997 р.]. Сигнал, який відповідає утворенню Ті3+ центрів, зсунутий в область більш високих полів, з відповідними g - факторами: g+ = 1.9246 та g¦ = 1.8847.

Для порошку системи TiO2/ZrO2/SiO2, синтезованої з використанням Davisil, після температурної обробки спостерігається два сигнали крива 1): анізотропний сигнал в більш високих полях, який відповідає формуванню на поверхні анатазу Ті3+ центрів з відповідними g - факторами: g+ = 1.9819 та g¦ = 1.9587; та другий сигнал спостерігається в області більш низьких полів і відповідає утворенню F - центрів на поверхні анатазу.

Після високоенергетичного опромінення такої системи (рис. 6 (в), крива 2) відбувається формування нового сигналу, який можна віднести до утворення Е` - центрів на SiO2. Сигнал, який можна віднести до Ті3+ - центрів, в спектрі ЕПР зникає.

Стабільність ПЦ, які формуються при термічній обробці або після опромінення, досить висока - декілька тижнів в вакуумі та на повітрі. Фотокаталітична активність цих матеріалів зберігається високою, а структура стабільною. Для повного розуміння процесів в цих складних системах потрібні подальші детальні дослідження.

Розділ 5. Дослідження стабільності та фотокаталітичної активності до та після високоенергетичного опромінення плівок і порошків TiO2/ZrO2/SiO2, TiO2/ZrO2/SiO2/Au та TiO2/ZrO2/SiO2/Ag. Для дослідження фотокаталітичної активності плівок TiO2/ZrO2/SiO2, TiO2/ZrO2/SiO2/Au та TiO2/ZrO2/SiO2/Ag були використані дві тестові реакції: фотовідновлення іонів Cr (VI) до Cr (ІІІ) та фоторозклад барвника родаміну Б. Перша реакція особливо цікава тим, що як зазначувалося вище, іони Cr (VI) ізоелектронні до іонів Тс (VI), які присутні як відходи в ядерних сховищах і утилізація яких є актуальною.

Порівнюючи фотокаталітичну активність отриманих золь - гель методом тонких нанорозмірних плівок TiO2/ZrO2/SiO2 з активними подвійними системами встановлено, що константа швидкості приблизно в 1,2 рази більша в разі використання плівки TiO2/ZrO2/SiO2 (табл. 3.).

Таблиця 3. Константи швидкості в процесі фотовідновлення іонів Cr (VI) в присутності плівок подвійного та потрійного складу
Зразок	SiO2/ZrO2	SiO2/TiO2	TiO2/ZrO2	TiO2/ZrO2/SiO2
Константа швидкості к*102хв-1	0.50	0.51	0.55	0.60

Для дослідження впливу високоенергетичного опромінення на фотокаталітичну активність плівки TiO2/ZrO2/SiO2 були опромінені пучком електронів з Е = 1.9 МеВ та дозами від 0.5 до 4.0 МГр. З кінетичних кривих фотокаталітичного відновлення біхромату калію розраховані константи швидкості (табл. 4.). Встановлено , що в присутності плівок TiO2/ZrO2/SiO2 після опромінення з дозою 0.5 МГр відбувається прискорення фотокаталітичного процесу.

Таблиця 4. Константи швидкості в процесі фотовідновлення біхромату калія в пристутності плівок TiO2/ZrO2/SiO2, опромінених пучком електронів Е=1,9 МеВ з різними дозами
Зразок/доза	0 МГр	0.5 МГр	1.0 МГр	2.0 МГр	4.0 МГр
TiO2/ZrO2/SiO2	0.60*10-2	0,67*10-2	0,66*10-2	0,68*10-2	0,67*10-2

Відомо, що для порошків ТіО2 при підвищенні дози опромінення більше ніж 0.5 МГр відбувається зниження їх фотокаталітичної активності. При підвищенні дози опромінення плівок TiO2/ZrO2/SiO2 вище 0.5 МГр зменшення константи швидкості фотовідновлення іонів Cr(VI) не відбувається (табл. 4), що свідчить про стійкість плівок до високоенергетичного опромінення та про можливість використання саме плівок TiO2/ZrO2/SiO2, в якості фотокаталізаторів, в радіаційних середовищах.

В процесі фотовідновлення біхромату калію в присутності порошків потрійної системи з використанням TEOS, Ludox, Davisil, прокалених при температурі 6000С (постерігається повне відновлення іонів Cr (VI) до іонів Cr (ІІI).

До високоенергетичного опромінення фотокаталізаторів більш ефективно фотовідновлення біхромату калію відбувається в присутності TiO2/ZrO2/SiO2(Davisil) Не дивлячись на таку різницю в значеннях питомої поверхні фотокаталізаторів TiO2/ZrO2/SiO2(Davisil), TiO2/ZrO2/SiO2(Ludox) та TiO2/ZrO2/SiO2(TEOS) (190, 165 та 4 м2/г), їх активність в процесі фотовідновлення іонів Cr(VI) відрізняється не так суттєво. Це свідчить про те, що на різницю в фотокаталітичній активності впливає не стільки значення питомої поверхні, скільки дефекти, які утворюються під час синтезу та термічної обробки фотокаталізаторів.

Як було зазначено вище, під дією високоенергетичного опромінення на поверхні порошків TiO2/ZrO2/SiO2, синтезованих з використанням різних джерел SiO2, відбувається формування різних типів дефектів. У випадку TiO2/ZrO2/SiO2(Ludox) та TiO2/ZrO2/SiO2(Davisil) під дією в - опромінення формуються дефекти (Е` - центри), які є глибокими пастками, що перешкоджають процесу рекомбінації та є причиною зменшення ефективності даних фотокаталізаторів в реакції фотовідновлення іонів Cr(VI)

Досліджено вплив модифікування TiO2/ZrO2/SiO2 плівок наночастинками золота та срібла на їх фотокаталітичну активність (рис. 8). Більш ефективно процес фотоокиснення барвника родаміну Б відбувається в присутності плівок TiO2/ZrO2/SiO2, модифікованих наночастинками золота. Плівки модифіковані НЧ срібла не виявляють такої активності можливо через утворення на поверхні плівок оксиду срібла, що підтверджено методом РФС.

Досліджено вплив концентрації золота в плівках TiO2/ZrO2/SiO2/Au на їх фотокаталітичну активність та встановлено, що фото окиснення барвника РБ більш ефективно відбувається в присутності плівок з 5 % золота.

Вірогідніше за все при низькому заповненні поверхні наночастинками золота (?5 %) на поверхні плівок TiO2/ZrO2/SiO2/Au, процес рекомбінації заряду більш ефективний. З іншого боку, при високому вмісті золота, його частинки можуть виступати як центри рекомбінації, так як збільшується імовірність прямого окиснення Au фотогенерованими дірками.

Досліджено вплив товщини плівки TiO2/ZrO2/SiO2/5%Au на їх ефективність в процесі фотоокиснення барвника РБ

Встановлено, що при підвищені товщини (кількості нанесених шарів) плівок TiO2/ZrO2/SiO2/5%Au їх активність знижується через більш повне відновлення НЧ золота та їх агрегацію, що спричиняє екранування поверхні фотокаталізатора від світла.

ВИСНОВКИ

Вперше синтезовано тонкі (товщина шару 160 нм) прозорі нанокристалічні плівки TiO2/ZrO2/SiO2, золь-гель методом, з високою термічною, хімічною та радіаційною стійкістю. Вивчено зв'язок між структурою, електронними та фотокаталітичними властивостями в залежності від складу та розподілу наночастинок благородних металів на поверхні плівок.

Встановлено, за допомогою методу РФА, що запропонований метод синтезу забезпечує одночасне утворення ТіО2 з структурою анатазу та цирконату титану з структурою шриланкіту, з розміром частинок ~8-12 нм.

Показано за допомогою методів СЕМ та АСМ, що плівки TiO2/ZrO2/SiO2/Au та TiO2/ZrO2/SiO2/Ag мають гладку поверхню з середнім розміром наночастинок золота 13 - 15 нм та срібла 30 - 32 нм.

Встановлено за допомогою методу РФС, що співвідношення концентрації атомів на поверхні плівки відрізняється від молярної концентрації компонентів в прекурсорі, через різну швидкість дифузії компонентів до поверхні в процесі термічної обробки. Зсуви, що відповідають енергії зв'язків O1s, Si2р, Ti2p та Zr3d, відносно чистих оксидів, свідчать про утворення в процесі синтезу спільних Si - O - Ti, Si - O - Zr, Ti - O - Zr, Si - O - Ti - O - Zr зв'язків.

Показано, що структура плівок TiO2/ZrO2/SiO2 та порошків відповідного складу зберігається після високоенергетичного опромінення. При опроміненні в-електронами (Е=1.9МеВ) з різними дозами (від 0.5 до 4.0 МГр) фотокаталізатори TiO2/ZrO2/SiO2 залишаються активними в процесі фотовідновлення біхромат іонів.

Плівки TiO2/ZrO2/SiO2, доповані наночастинками золота, мають підвищену фотокаталітичну активність в процесі розкладу барвника РБ в порівнянні з недопованими. Оптимальний вміст золота в плівках TiO2/ZrO2/SiO2/Au становить 5 ваг. %, що призводить до підвищення окислювальної здатності в 2,5 рази.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1 Вітюк Н. Золь-гель синтез TiO2/ZrO2 плівок для фотокаталітичного відновлення Cr(VI) в водному середовищі / Н. Вітюк, Я. Дивінський, Н. Смірнова, Г. Єременко, О. Оранська // Хімія, фізика та технологія поверхні: Міжвід. зб. наук. пр. / Ін-т хімії поверхні НАН України; Гол. ред. О.О. Чуйко - К.:Вид.дім «КМ Академія», 1992. - Вип. 9 - 2003 - С. 76 - 81.

Здобувачем проведено синтез бінарних плівок та досліджено залежність їх фотокаталітичної активності від вмісту діоксиду цирконію.

2. Dmytrenko O.P. Photocatalysis by TiO2 films at structure relaxation. / O.P. Dmytrenko, N.P. Kulish, T.O. Busko, V.S. Strashchuk, A.M. Eremenko, N.P. Smirnova, N.V. Vityuk // Functional Materials. - V.1. - 2007 - Р.82 - 85.

Здобувачем синтезовані плівки ТіО2 та TiO2/ZrO2/SiO2 і досліджено їх кристалічну та електрону структуру.

3. Еременко А.М. Синтез, оптические и фотокаталитические свойства наноразмерных плёнок на основе диоксидов кремния, титана и циркония с наночастицами благородных металлов / А.М.Еременко, Н.П.Смирнова, Г.В.Крылова, Ю.В.Гнатюк, Н.И.Суровцева, Н.В.Витюк, Т.С.Пташко, Е.В.Мануйлов, А.М.Кордубан, П.П.Горбик, А.П.Шпак // Физико-химия наноматериалов и супрамолекулярных структур. Том 1. / Под. ред. А.П. Шпака, П.П. Горбика. - Киев: Наук. думка. - 2007. - С.333 - 363.

Здобувачем виконано синтез потрійних плівок і модифікованих наночастинками срібла та золота, досліджено морфологію поверхні даних плівок та їх фотокаталітичну активність.

4. Витюк Н.В. Синтез, оптические и фотокаталитические свойства плёнок TiO2/ZrO2/SiO2 модифицированных наночастицами золота / Н.В. Витюк, И.С. Петрик, А.М. Еременко, Н.П. Смирнова, П.П. Горбик // Химия, физика и технология поверхности: Межвед. сб. научных тр. / Ин-т химии поверхности им. О.О. Чуйко НАН Украины; глав. ред. П.П. Горбик. - К.: Наукова думка, 2007. - Вып.13 / Составители П.П. Горбик и др. - 2007. - С.145 - 151.

Здобувачем виконано синтез потрійних плівок модифікованих наночастинками золота і досліджено вплив концентрації та товщини плівки на оптичні та фотокаталітичні властивості.

5. Вітюк Н.В. Вплив високоенергетичного опромінення на структурні та фотокаталітичні властивості нанорозмірних TiO2/ZrO2/SiO2 композитів / Н.В. Вітюк, Г.М. Єременко, Н.П. Смірнова, П.П. Горбик, Т. Буско, М.П. Кулиш, О.П. Дмитренко, В.В. Шлапацька, В.А. Хижний // Фізика та хімія твердого тіла. - Т. 8, № 4. - 2007. - С. 776 - 781.

Здобувачем виконано синтез потрійних порошків та досліджено вплив високоенергетичного опромінення на структурні та фотокаталітичні властивості.

6. Andruleviиius M. XPS investigation of TiO2/ZrO2/SiO2 films modified with Ag/Au nanoparticles / M. Andruleviиius, S. Tamuleviиius, Yu. Gnatyuk, N. Vityuk, N. Smirnova, A. Eremenko // J. Mater. Sci. (MEDЋIAGOTYRA). - V.14. - № 1. - 2008. - P. 8 - 14.

Здобувачем виконано синтез одинарних, подвійних, потрійних оксидних плівок та модифікованих наночастинками срібла і золота і досліджено природу хімічних зв'язків, якісний склад та кількісне співвідношення атомів на поверхні плівок.

7. Буско Т.О. Оптические свойства радиационно сенсибилизированных плёнок TiO2 со структурой анатаза / Т.О. Буско, О.П. Дмитренко, Н.П. Кулиш, Н.М. Белый, Н.В. Витюк, А.М. Еременко, Н.П. Смирнова, В.В. Шлапацкая // Вопросы атомной науки и техники. - № 2. - 2008. - С. 32 - 36.

Здобувачем синтезовані плівки ТіО2, досліджено вплив високоенергетичного опромінення з різними дозами на структурні характеристики.

8. Вітюк Н.В. Оптичні властивості нанорозмірних плівок TiO2/ZrO2/SiO2 та TiO2/ZrO2/SiO2/Au, одержаних золь - гель методом / Н.В. Вітюк, І.С. Петрик, О.П. Ліннік, Н.П. Смірнова, Г.М. Єременко, Т.О. Буско, О.П. Дмитренко, М.П. Куліш // Химия, физика и технология поверхности: Межвед. сб. научных тр. / Ин-т химии поверхности им. А.А. Чуйко НАН Украины; глав. ред. М.Т. Картель. - К.: Наукова думка, 2009. - Вып.15. - 2009. - С. 267 - 271.

Здобувачем синтезовані плівки TiO2/ZrO2/SiO2 та TiO2/ZrO2/SiO2/Au різної товщини і досліджено вплив модифікування наночастинками золота на оптичні характеристики плівок.

9. Gnatyuk Yu. Sol-Gel Preparation of Porous Films and Photocatalytic Reduction of Cr(VI) in Aqueous Acid Media. / Yu. Gnatyuk, N. Smirnova, A. Eremenko, N. Vityuk // VII Polish Ukrainian Symposium on Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications. Lublin, Poland. - 15 - 18.09.2003. - P. 63 - 64.

Дисертантом синтезовані плівки TiO2/ZrO2 та розроблені умови проведення фотокаталітичного експерименту.

10. Вітюк Н. Спектральні та фотокаталітичні властивості потрійних систем TiO2/ZrO2/SiO2, модифікованих наночастинками благородних металів. / Н.Вітюк, Г.Єременко, Н.Смірнова // Всеукраїнська міжнародна конференція молодих вчених “Наноматеріали в хімії, біології та медицині”. Київ, Україна. - 24 - 25 травня. - 2006. - С. 65 - 67.

Здобувачем синтезовані плівки потрійного складу, модифіковані наночастинками благородних металів та досліджено їх спектральні та фотокаталітичні властивості.

11. Дмитренко О.П. Фотокатализ на плёнках TiO2/ZrO2/SiO2 при релаксации структуры. / О.П. Дмитренко, Н.П. Кулиш, Т.О. Буско, А.М. Еременко, Н.В. Витюк // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції “Структурна релаксація у твердих тілах”. - 23-25 травня. - 2006. - Вінниця, Україна. - С. 139 - 140.

Здобувачем синтезовані плівки ТіО2 та TiO2/ZrO2/SiO2 і досліджено їх кристалічну та електрону структуру.

12. Дмитренко О.П. Радиационная сенсибилизация фотокаталитических свойств нанокристаллов TiO2. / О.П. Дмитренко, Н.П. Кулиш, Н.М. Белый, А.М. Еременко, Н.П. Смирнова, Н.В. Витюк, Т.О. Буско // Труды XVIII международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению. 4-9 сентября. - 2006. - Алушта, Крым, Украина. - С. 280.

Здобувачем синтезовані плівки ТіО2, досліджено вплив високоенергетичного опромінення з різними дозами на структурні характеристики.

13. Vityuk N. Synthesis, structure, optical and photocatalitical properties of TiO2/ZrO2/SiO2 films doped with Au nanoparticles. / N. Vityuk, I. Petrik, N. Smirnova, A. Eremenko, E. Frolova, T. Busko // XI Polish Ukrainian Symposium on Theoretical and Experimental Studies of Interfacial Phenomena and their Technological Applications. Krasnobrуd-Zamoжњ, Poland. - August 22 - 26. - 2007. - P. 170.

Здобувачем виконано синтез потрійних плівок модифікованих наночастинками золота і досліджено вплив концентрації та товщини плівки на оптичні та фотокаталітичні властивості.

14. Gnatyuk Yu. Electronic structure of surface of TiO2/ZrO2/SiO2 films. / Yu. Gnatyuk, N. Vityuk, M. Andruleviиius, N. Smirnova, A. Eremenko, S. Tamuleviиius // XVIII International School-Seminar “Spectroscopy of Molecules and Crystals”. Beregove, Crimea, Ukraine. - 20 - 28.09.2007. - P. 195.

Здобувачем виконано синтез одинарних, подвійних, потрійних оксидних плівок та модифікованих наночастинками срібла і золота і досліджено природу хімічних зв'язків, якісний склад та кількісне співвідношення атомів на поверхні плівок.

15. Вітюк Н. Синтез та властивості трьохкомпонентних нанорозмірних фотокаталізаторів на основі TiO2, стійких до впливу агресивних середовищ та високоенергетичного опромінення. / Н. Вітюк, Г. Єременко, Н. Смірнова, Т. Буско // Всеукраїнська міжнародна конференція молодих вчених “Наноматеріали в хімії, біології та медицині”. м.Київ, Україна. - 15 - 17 травня. - 2007р. - С. 81 - 82.

Здобувачем виконано синтез потрійних порошків та досліджено вплив високоенергетичного опромінення на структурні та фотокаталітичні властивості.

16. Витюк Н.В. Структура, оптические и фотокаталитические свойства наноразмерных TiO2/ZrO2/SiO2 композитов / Н.В. Витюк, А.М. Еременко, Н.П. Смирнова, Е.И. Оранская // Тезисы докладов Международного симпозиума «Нанофотоника». Ужгород. - 28.09. - 03.10.2008. - C. 53.

Диссертантом синтезовані TiO2/ZrO2/SiO2 композити та досліджено їх структурні, оптичні та фотокаталітичні властивості.

17. Вітюк Н.. Вплив високоенергетичного опромінення на фотокаталітичні властивості нанорозмірних потрійних TiO2/ZrO2/SiO2 систем / Н. Вітюк, Г. Єременко, Н. Смірнова, В. Шлапацька, В. Хижний // Всеукраїнська конференція з міжнародною участю “Хімія, фізика та технологія поверхні наноматеріалів”. Київ, Україна, 28 - 30 травня, 2008р. С. 118  119.

Диссертантом синтезовані TiO2/ZrO2/SiO2 композити та досліджено вплив високоенергетичного опромінення на їх фотокаталітичні властивості.

18. Витюк Н.В. Фотокаталитическая активность и оптические свойства наноразмерных плёнок TiO2/ZrO2/SiO2 после облучения электронным пучком. / Н.В. Витюк, А.М. Еременко, Н.П. Смирнова, О.П. Дмитренко, Н.П. Кулиш, Т.О. Буско // Материалы первой международной конференции “Нано - 2008”, Минск, 22 - 25 апреля, 2008г. - С.58.

Диссертантом синтезовані нанорозмірні плівки TiO2/ZrO2/SiO2 та досліджено вплив високоенергетичного опромінення на їх оптичні та фотокаталітичні властивості.

19. Куліш М.П. Оптичні властивості тонких нанорозмірних плівок ТіО2, легованих благородними металами, активних в фотокаталітичних процесах. / М.П. Куліш, О.П. Дмитренко, Т.О. Буско, М.А. Заболотний, Ю.І. Прилуцький, А.М. Єременко, Н.В. Вітюк, Н.П. Смирнова, С.В. Жоховець, П. Шарфф, У. Ріхтер // Матерівли XIІ Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок та наносистем”, Івано-Франківськ, Україна, 18-23 травня 2009. - Т. 2. - С. 206 - 207.

Дисертантом синтезовані нанорозмірні плівки діоксиду титана, модифіковані наночастинками благородних металів та досліджено їх оптичні характеристики.

20. Вітюк Н. Вплив високоенергетичного опромінення на формування дефектів в нанорозмірних системах TiO2 - ZrO2 - SiO2 / Н. Вітюк, Г. Єременко, Н. Смірнова // Всеукраїнська конференція за участю іноземних учених “Хімія, фізика та технологія модифікування поверхні”. Київ, 20 - 22 травня, 2009. - С. 200.

Дисертантом синтезовані порошки потрійного складу з використанням різних джерел діоксиду кремнію та досліджено їх дефектну структуру до та після високоенергетичного опромінення.

АНОТАЦІЯ

Вітюк Н.В. Синтез та фізико-хімічні властивості золь-гель плівок TiO2/ZrO2/SiO2, модифікованих наночастинками золота та срібла. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 01.04.18 - фізика і хімія поверхні. - Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України. - Київ, 2010.

Дисертацію присвячено синтезу радіаційно, хімічно та термічно стійких ефективних фотокаталізаторів у вигляді нанорозмірних плівок TiO2/ZrO2/SiO2, модифікованих наночастинками срібла і золота та дослідженню їх структурних, оптичних та фотокаталітичних властивостей. Встановлено, що прозорі нанорозмірні плівки стійкі до в-опромінення та агресивних середовищ зі збереженням їх високої фотокаталітичної активності в екологічно важливих редокс-процесах. З'ясовано, що в потрійній системі формуються кристалічні фази анатазу (ТіО2) та шриланкіту (Ті2ZrО6). Виявлено, що співвідношення концентрації атомів на поверхні плівок відрізняються від молярного співвідношення компонентів в прекурсорі через різну швидкість дифузії компонентів до поверхні плівки зі збагаченням поверхневого шару атомами Ті. На основі аналізу детальних спектрів РФЕС показано утворення в процесі синтезу Si - O - Ti, Si - O - Zr, Ti - O - Zr, Si - O - Ti - O - Zr зв'язків. Показано, що наночастинки золота в складі плівок TiO2/ZrO2/SiO2 значно підвищують ефективність фотокаталізаторів в процесі фотоокиснення барвника родаміну Б.

Ключові слова: плівки, порошки TіO2/ZrO2/SiO2, наночастинки благородних металів, анатаз, шриланкіт, в-опромінення, фотокаталіз.

АННОТАЦИЯ

Витюк Н.В. Синтез и физико-химические свойства золь-гель плёнок TіO2/ZrO2/SiO2, модифицированных наночастицами золота и серебра. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата химических наук по специальности 01.04.18. - физика и химия поверхности. - Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко НАН Украины. - Киев, 2010.

Диссертация посвящена синтезу радиационно, химически и термически устойчивых эффективных фотокатализаторов в виде наноразмерных плёнок TiO2/ZrO2/SiO2, модифицированных наночастицами серебра и золота, и изучению их структурных, оптических и фотокаталитаческих свойств. Установлено, что прозрачные наноразмерные плёнки устойчивы к в-облучению и агрессивным средам с сохранением их фотокаталитической активности. После воздействия концентрированных кислот и щелочей (12 н), а также высокоэнергетического в-облучения с энергией электронов 1,9 МеВ и дозами от 0,5 до 4 МГр плёнки TiO2/ZrO2/SiO2 сохраняют свою высокую фотокаталитическую активность в экологически важных редокс-процессах. Показано формирование кристаллических фаз анатаза (ТiO2) и шриланкита (Ti2ZrO6) в аморфной матрице диоксида кремния. Установлено, что соотношение концентрации атомов на поверхности плёнок отличаются от молярного соотношения компонентов в прекурсоре из-за разной скорости диффузии компонентов к поверхности плёнки в процессе термообработки, с обогащением поверхности атомами Ti. Доказана стабильность наночастиц золота и окисление наночастиц серебра в плёночных композитах с использованием рентгенофотоэлектронной и оптической спектроскопии. Установлено, что для плёнок TiO2/ZrO2/SiO2/Ag происходит накопление кластеров окисленного серебра в поверхностном слое плёнки, а для плёнок TiO2/ZrO2/SiO2/Au - преимущественная локализация наночастиц золота по плёнки вследствие разной скорости их диффузии к поверхности в процессе термической обработки. На основе анализа детальных спектров РФЕС показано образование в процессе синтеза плёнок TiO2/ZrO2/SiO2 связей Si - O - Ti, Si - O - Zr, Ti - O - Zr, Si - O - Ti - O - Zr. Показано, что наночастицы золота в составе плёнки TiO2/ZrO2/SiO2 значительно повышают эффективность фотокатализаторов в процессе фотоокисления красителя родамина Б. Установлена оптимальная концентрация наноразмерного золота для повышения фотокаталитической активности плёнок в 2,5 раза. Показаны причины её снижения при большем содержании наночастиц, которые основываются на эффекте «внутреннего фильтра» при УФ-облучении поверхности вследствие образования при термической обработке плёнки TiO2/ZrO2/SiO2/Au нанокластеров золота.

Ключевые слова: плёнки, порошки TіO2/ZrO2/SiO2, наночастицы благородных металлов, анатаз, шриланкит, в - облучение, фотокатализ.

SUMMARY

Vityuk N.V. Synthesis and physico-chemical properties of TіO2/ZrO2/SiO2 sol-gel films modified by gold and silver nanoparticles. - Manuscript.

Thesis for scientific degree of Candidate of Science in Chemistry in speciality 01.04.18. - Physics and chemistry of Surface. - O.O. Chuiko Institute of Surface Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine. - Kyiv, 2010.

Thesis is devoted to the sol-gel synthesis and investigation of structural, optical and photocatalytical properties of nanosized ternary photocatalysts TiO2/ZrO2/SiO2 modified with Ag and Au nanoparticles, with high thermal, chemical and radiation stability. It was found that obtained transparent nanosized ternary films remain stable after в-irradiation as well as contact with aggressive chemical environment. Under experimental conditions of sol-gel procedure of ternary systems formation, two crystalline phases are formed anatase (TiO2) and shrilankite (Ti2ZrO6). Atomic ratios on the films surfaces are different from the molar ratios of the components within precursor due to their different diffusion rates to the surface during the thermal treatment. The surface layer is enriched with Ti atoms after this procedure. On the base of analysis of the detail XPS spectra it was found the formation of Si - O - Ti, Si - O - Zr, Ti - O - Zr, Si - O - Ti - O - Zr bonds. Modification of ternary films with gold nanoparticles results in the substantial increase of photocatalytic activity in the oxidative mineralization of organic dyes rodamine B.

Key words: TіO2/ZrO2/SiO2 films and powders, noble metal nanoparticles of, anatase, shrilankite, в-irradiation, photocatalysis.

Размещено на Allbest.ru

Размещено на Allbest.ru