Влияние примесных ионов на оптические и фотокаталитические свойства анатаза и рутила

Автор(ы) В. Шимановская1 , Л. Кернажицкий1 , Г. Пучковская1 , В. Наумов1 , Т. Халявка2 , В. Кшнякин3 , С. Кшнякина3, В. Черняк4
Принадлежность 1 Институт физики НАН Украины, просп. Науки, 46, 03028 Киев, Украина
2 Институт сорбции и проблем эндоэкологии НАН Украины, ул. Генерала Наумова, 13, 03164, Киев, Украина
3 Сумской государственный университет, ул. Римского-Корсакова, 2, 40007, Сумы, Украина
4 Национальный университет им. Тараса Шевченко, просп. Академика Глушкова, 2/5, 03122, Киев, Украина
Е-mail kern@iop.kiev.ua
Выпуск Том 3, Год 2011, Номер 2
Даты Получено 25.01.2011, в отредактированной форме - 09.03.2011, опубликовано онлайн - 02.04.2011
Ссылка В. Шимановская, Л. Кернажицкий, Г. Пучковская, и др. Ж. нано- электрон. физ. 3 №2, 79 (2011)
DOI
PACS Number(s) 61.72.Uj, 71.55.Eq, 78.40.Fy, 82.30.Lp
Ключевые слова Диоксид титана, Анатаз (5) , Рутил (4) , Примеси переходных металлов, Оптическое поглощение, Фотокатализ.
Аннотация
Исследовано влияние примесей ионов переходных металлов Cu, Fe, Co, и Cr на оптические спектры поглощения полидисперсных порошков нанокристаллического TiO2 рутила и анатаза, синтезированных в идентичных условиях эксперимента. Для всех исследованных образцов рутила не наблюдалось спектрального смещения края оптического поглощения, тогда как для модифицированных образцов анатаза было зарегистрировано значительное красное смещение края поглощения, которое хорошо коррелирует с относительным положением примесных уровней в запрещенной зоне TiO2. Влияние примесей на поглощение рутила наблюдалось только для переходов в области энергий фотонов 3,0 ÷ 4,5 эВ, тогда как поглощение модифицированного анатаза значительно изменялось в области 3,0 ÷ 5,5 эВ. Ширина запрещенной зоны модифицированного рутила практически не менялась, в то время как ширина запрещенной зоны модифицированного анатаза уменьшалась, и больше всего для образцов A/Cr и A/Fe. Исследована фотокаталитическая активность образцов рутила и анатаза в реакции фоторазложения органического красителя сафранина при УФ облучении. Показано, что примеси переходных элементов в рутиле, при их большой концентрации, становятся дополнительными центрами рекомбинации фотовозбужденных электронно-дырочных пар, что приводит к замедлению фотокатализа. Увеличение скорости фотокатализа в присутствии модифицированного анатаза хорошо коррелирует с увеличением оптического поглощения модифицированных образцов анатаза в области 4,0 ÷ 5,5 эВ.

Список литературы