Особливості золь-гель синтезу напівпровідникових азотовмісних плівок TiO2, модифікованих іонами металів(Zn2+, Zr4+, Pt2+)
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.12.067Ключові слова:
іони металів, діоксид титану, золь-гель синтез, рентгенівська фотоелектронна спектроскопія, сечовинаАнотація
Аналіз складу та структури поверхні методом рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (РФЕС) азотовмісних М/TiO2 плівок, синтезованих золь-гель методом, свідчить про те, що модифікування іонами металів сприяє формуванню спільних зв’язків між атомами елементів. Залежно від природи металу, а саме його здатності формувати комплекси із сечовиною в заданих умовах синтезу, змінюється механізм термолізу сечовини, що зумовлює зміну складу поверхні матеріалу. Згідно з результатами РФЕС, на поверхні зразків, модифікованих іонами Zn2+ або Zr4+, атоми нітрогену знаходяться в оточенні атомів неметалів. Bнаслідок протонування молекули сечовини утворення комплексів з атомами Ті, Zn або Zr не відбувається, що приводить до її термолізу з формуванням O, N-вмісних продуктів реакції. У разі використання в синтезі іонів Pt2+ спостерігається як впровадження заміщуючого нітрогену в ґратку TiO2, так і формування N-вмісних фрагментів. Здатність іонів Pt взаємодіяти з молекулою сечовини через аміногрупу змінює механізм реак ції, а саме: перетворення сечовини в комплексі з Pt відбувається при вищих температурах, як і кристалізація ТіО2, що виступає в ролі каталізатора в процесах перетворення проміжних продуктів термолізу сечовини та забезпечує формування спільних зв’язів між атомами N та Ті.
Завантаження
Посилання
Wu, C.-H., Kuo, C.-Y., Lin, C.-J. & Chiu, P.-K. (2013). Preparation of N–TiO2 using a microwave/sol-gel method and its photocatalytic activity for bisphenol A under visible-light and sunlight irradiation. Int. J. Photoenergy, 439079, pp. 1-9. https://doi.org/10.1155/2013/439079
Sakatani, Y., Ando, H., Okusako, K., Koike, H., Nunoshige, J., Takata, T., Kondo, J. N., Hara, M. & Domen, K. (2004). Metal ion and N co-doped TiO2 as a visible-light photocatalyst. J. Mater. Res., 19, pp. 2100-2108. https://doi.org/10.1557/JMR.2004.0269
Mitoraj, D. & Kisch, H. (2008). The nature of nitrogen-modified titanium dioxide photocatalysts active in visible light. Angew. Chemie Int. Ed., 47, pp. 9975-9978. https://doi.org/10.1002/anie.200800304
Schmidt, D. T. A. (1966). Herstellung von melamin aus harnstoff bei atmosphärendruck. Chem. Ing. Tech., 38, pp. 1140-1144. https://doi.org/10.1002/cite.330381104
Theophanides, T. & Harvey, P. D. (1987). Structural and spectroscopic of metal-urea complexes. Coord. Chem. Rev., 76, pp. 237–264. https://doi.org/10.1016/0010-8545(87)85005-1
Woon, T. C., Wickramasinghe, W. A. & Fairlie, D. P. (1993). Oxygen versus nitrogen coordination of a urea to (diethylenetriamine)platinum(II). Inorg. Chem., 32, pp. 2190-2194. https://doi.org/10.1021/ic00062a050
Shestopal, N. A., Linnik, O. P. & Smirnova, N. P. (2015). Influence of metal and non-metal ions doping on the structural and photocatalytic properties of titania films. Chem. Phys. Technol. Surf., 6, pp. 203-210. https://doi.org/10.15407/hftp06.02.203
Yan, X., Xu, T., Chen, G., Yang, S., Liu, H. & Xue, Q. (2004). Preparation and characterization of electrochemically deposited carbon nitride films on silicon substrate. J. Phys. D. Appl. Phys., 37, pp. 1-7. https://doi.org/10.1088/0022-3727/37/6/015
City, I. (1964). The pH of urea solutions. Arch. Biochem. Biophys., 104, pp. 297-304. https://doi.org/10.1016/S0003-9861(64)80017-5
Brinker, C. J. & Scherer, G. W. (1990). Sol-gel science: the physics and chemistry of sol-gel processing. Boston: Academic Press.
Linnik, O., Chorna, N. & Smirnova, N. (2017). Nonporous iron titanate thin films doped with nitrogen: optical, structural and photocatalytic properties. Nanoscale Res. Lett., 12, pp. 249-258. https://doi.org/10.1186/s11671-017-2027-7
Chorna, N., Smirnova, N., Vorobets, V., Kolbasov, G. & Linnik, O. (2019). Nitrogen doped iron titanate films: photoelectrochemical, electrocatalytic, photocatalytic and structural features. Appl. Surf. Sci., 473, pp. 343-351. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.12.154
Schaber, P. M., Colson, J., Higgins, S., Thielen, D., Anspach, B. & Brauer, J. (2004). Thermal decomposition (pyrolysis ) of urea in an open reaction vessel. Thermochim. Acta, 424, pp. 131-142. https://doi.org/10.1016/j.tca.2004.05.018
Ihnatiuk, D., Tossi, C., Tittonen, I. & Linnik, O. (2020). Effect of synthesis conditions of nitrogen and platinum co-doped titania films on the photocatalytic performance under simulated solar light. Catalysts, 10, 1074. https://doi.org/10.3390/catal10091074
Qiu Y. & Gao, L. (2004). Metal-urea complex — a precursor to metal nitrides. J. Am. Ceram. Soc., 87, pp. 352-357. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2004.00352.x
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Доповіді Національної академії наук України
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
