Создание композитных материалов на основе фотокаталитических пленок диоксида титана

Transcript

1. Создание композитных материалов на основе фотокаталитических пленок диоксида титана Автор: Головин Максим Ментор: Тонкий Илья
2. Что такое диоксид титана и для чего он нужен? TiO2 – амфотерный оксид титана, который существует в виде нескольких модификациях. При н.у диоксид титана — бесцветные кристаллы (желтеют при нагревании). Где используют TiO2? • Лакокрасочная промышленность • Косметика • Пищевая промышленность • Фармацевтическая • Нанотехнологии и тд Физические свойства • Температура плавления для рутила - 1870° C (по другим данным - 1850° C, 1855° C). • Температура кипения для рутила - 2500° C. • Плотность при 20° C: для рутила 4,235 г/см³; • Температура разложения для рутила 2900° C. CAS: 13463-67-7
3. Литературный обзор
4. Цель работы Изучение изменения фотокаталитических свойств пленок диоксида титана в зависимости от морфологических и физических параметров Подход Послойное осаждение пропоксида титана методом спинкоутинга Задачи • Подготовка стеклянных подложек • Нанесение тонких пленок, варьируя количество слоев • Приготовление раствора родамина • Проведение серии экспериментов по фотодеградации родамина на пленках диоксида титана Значимость Диоксид титана – как неисчерпаемый источник электроэнергии. Элемент для изменения поверхностного pH Обладает выдающимся фотокаталитическими свойствами
5. Актуальность исследования Почему изучение фотокаталитических свойств диоксида титана, является крайне актуальной и перспективной областью? 1. Несколько модификаций 2. Множество форм 3. Низкая стоимость А также улучшение выпускаемой продукции, где используется TiO2 СЭМ-микрофотографии поверхности нанотрубок TiO2, полученных анодным окислением Наночастицы диоксида титана
6. Реактивы Тетрапропилоксид титана (изопропоксид титана) Бесцветная жидкость при н.у, растворим в спирте Плотность: 0,96 г/см 3 Температура плавления: 17 °C Реакция гидратации: Ti{OCH(CH3 )2 }4 + 2 H2 O → TiO2 + 4 (CH3 )2 CHOH CAS: 546-68-9 Родамин С Искусственный органический пигмент. Окрашивает шерсть и шелк в розовый цвет, обладающий выдающейся флуоресценцией. CAS: 81-88-9
7. Спин-коутер Родамин Муфельная печь Спектрофотометр Морфология поверхности 1 слойной пленки TiO2 УФ излучатель Используемое оборудование AFM
8. Методика нанесения тонких пленок Р-р пираньи 15 мин Промывка стекол дистиллированной водой 15 мин Обезжириватель Нанесение слоя методом спин-коутинга Обжиг (30 мин) Сушка стекол после обработки
9. Исследование фотокаталитических свойств Повторное осаждение слоя Фотодеградация родамина Изучение результатов на спектрометре 1 слой 3 слоя 6 слоев 9 слоев
10. 0,00000 0,00001 0,00002 0,00003 0,00004 0,00005 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 D Linear Fit D Concentration Chart of optical density dependence on concentration 300 400 500 600 700 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 D Wavelength (nm) 5e-5 1е-5 5е-6 1е-6 1e-7 UV-VIS spector calibration solutions Построение калибровочного графика Молярный коэффициент экстинкции – 11,287 м2·моль-1
11. Расчет ширины запрещенной зоны 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 0 200 400 600 800 (αhv)2, (eVcm-1)2 Energy, eV 9 layer 6 layer 3 layer 1 layer Кол-во слоев Энергия запрещенной зоны 1 слой 4.04 eV 3 слой 3.92 eV 6 слой 3.83 eV 9 слой 3.79 eV
12. Сбор данных для Dataset Всего было нарисовано 35 молекул и найдено смайлсы для них, большинство молекул средней сложности
13. Итоги: 1. Кол-во нанесенных слоёв влияет на фотодеградацию 2. Был проведен литературный обзор 3. Изучили изменение ширины запрещенной зоны в зависимости от количества нанесенных слоев диоксида титана Выводы и планы на будущее Что планируем сделать в будущем: 1. Детальнее изучить морфологию пластинок. 2. Определить, как меняется морфология пластинок с каждым новым слоем 3. Поставить методику для измерения поверхностного pH с помощью сборок на основе диоксида титана и поливинилового спирта
14. Благодарю за внимание!