Оксид титану, легований залізом: синтез, структурні, магнітні та фотокаталітичні властивості
| Автори | Іван Миронюк1, Володимир Коцюбинський1, Ігор Микитин1, Юлія Коцюбинська2, Володимира Бойчук1, Василь Федорів1 |
| Приналежність |
1ДВНЗ «Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника», вул. Шевченка, 57, 76018 Івано-Франківськ, Україна 2Івано-Франківський національний медичний університет, вул. Галицька, 2, 76018 Івано-Франківськ, Україна |
| Е-mail | kotsuybynsky@gmail.com |
| Випуск | Том 13, Рік 2021, Номер 6 |
| Дати | Одержано 25 травня 2021; у відредагованій формі 09 грудня 2021; опубліковано online 20 грудня 2021 |
| Посилання | Іван Миронюк, Володимир Коцюбинський, Ігор Микитин, та ін., Ж. нано- електрон. фіз. 13 № 6, 06023 (2021) |
| DOI | https://doi.org/10.21272/jnep.13(6).06023 |
| PACS Number(s) | 42.62.Fi, 42.70.Qs, 61.66.Fn |
| Ключові слова | Оксид титану (11) , легований залізом, Гідроліз (2) , Поліконденсація, Нуклеація (4) . |
| Анотація |
Вплив масової концентрації іонів Fe3+ на фазовий склад та морфологію допованого залізом діоксиду титану (Fe:TiO2), отриманого методом двостадійного гідролізу TiCl4 та FeCl3(6H2O при фінальному pH ( 3.5, досліджувався методами XRD, FTIR, Месбауерівської спектроскопії, термічного аналізу та низькотемпературної адсорбції азоту. Збільшення вмісту іонів Fe3+ в діапазоні 0-10 мас. % викликає ріст вмісту фази анатазу від 0 до 85-90 %. Середній розмір частинок анатазу зменшується з 31 нм при вмісті заліза 0,5 мас. % до приблизно 4 нм для вмісту заліза 10 мас. %. Матеріал, синтезований при концентрації іонів заліза 20 мас. %, аморфний (дані XRD) без присутності магнітовпорядкованих залізовмісних фаз. Месбауерівські спектри всіх зразків Fe:TiO2 формуються тільки дублетною компонентою зі значеннями ізомерного зсуву 0,55-0,57 мм/с, що відповідає Fe3+ у високоспіновому стані в октаедрічній координації, тому високоймовірним є ізоморфне заміщення іонів Ti4+ на Fe3+ в кристаліч них гратках анатазу та рутилу. Відпал зразка Fe:TiO2 з максимальним ступенем допування (20 мас. %) при температурі 900 (C призводить до утворення фази псевдобрукіту Fe2TiO5 та переходу аморфного анатазу в моноклінний діоксид титану (просторова група симетрії С12/m1). Спостерігається лінійний ріст питомої площі поверхні (BET) Fe:TiO2 з 70 до 350 м2/г при збільшенні вмісту іонів заліза від 0 до 5 мас. %; подальше збільшення вмісту іонів заліза не впливає на значення питомої площі поверхні матеріалів. Зростання концентрації кисневих вакансій зі збільшенням вмісту Fe3+, спостережуване методом FTIR, відповідає зниженню величин сталої гратки фаз анатазу та рутилу. Температура фазового переходу анатаз-рутил (дані термічного аналізу) найвища (близько 575 (C) для матеріалу з максимальним вмістом іонів Fe. Фотокаталітична активність допованих Fe зразків TiO2, досліджувана на прикладі реакції деградації метиленового синього, зростає зі збільшенням вмісту іонів Fe, корелюючи з відносним вмістом фази анатазу. Константа реакції фотодеградації при застосуванні Fe:TiO2 зростає від 0,008 до 0,028 хв – 1, в той час як аналогічний параметр при застосуванні в тих же експериментальних умовах комерційного фотокаталізатора Degussa P25 становить 0,029 хв – 1. |
|
Перелік посилань |
Інші статті цього номера
1) Вплив густини дефектів на сонячні елементи n-c-Si на основі гетеропереходу з внутрішнім тонким шаром [06001-1-06001-4]2) Порівняльне дослідження впливу µc-Si:H, a-Si:H, pm-Si:H та µc-SiOx як пасивуючого шару на продуктивність сонячних елементів HIT n-c-Si [06002-1-06002-4]
3) Підвищена чутливість до вологості гідротермально синтезованих наночастинок оксиду олова [06003-1-06003-5]
4) Моделювання та імітація польового транзистора MOSFET (з high-k діелектриком) з використанням генетичних алгоритмів [06004-1-06004-5]
5) Розробка та аналіз високопродуктивного капсулоподібного біосенсора на 2D фотонних кристалах: застосування в біомедицині [06005-1-06005-6]
6) Порівняльне дослідження теплових та оптичних властивостей бінарних нанокомпозитів на основі PANI [06006-1-06006-4]
7) Порівняльний аналіз електричних властивостей нанокристалічних гідрату NiMoO4 та α-NiMoO4, отриманих гідротермальним методом [06007-1-06007-6]
8) Обробка воднем плівкових датчиків SPR: експерименти та теоретичне моделювання [06008-1-06008-5]
9) Вплив Ag на поверхневий стан TiO2, оптичну активність та його цитотоксичність [06009-1-06009-5]
10) Розподіл нерівноважних носіїв заряду в двосторонньому макропористому кремнії з різною товщиною пористих шарів [06010-1-06010-5]
11) Si- and Ge-FinFET Inverter Circuits Optimization Based on Driver to Load Transistor Fin Ratio [06011-1-06011-4]
12) Про оптогальванічну спектроскопію з роздільною здатністю в часі неону у розряді з порожнистим катодом [06012-1-06012-6]
13) Вплив вмісту дисиліциду молібдену на мікроструктуру та фазові перетворення покриттів ZrB2-MoSi2-10Al після відпалу на повітрі [06013-1-06013-4]
14) Оптичні властивості тонкої плівки ZnO: імітаційне дослідження для оптоелектронних застосувань [06014-1-06014-4]
15) Особливості фотоелектричних процесів в плівкових гетеросистемах сульфіду та телуриду кадмію з нанорозмірними шарами у тильних контактах [06015-1-06015-6]
16) Порівняльне дослідження оптоелектронних характеристик нелегованих, легованих Mg та спільно легованих F/Mg нанокристалічних тонких плівок ZnO для застосування в сонячних елементах [06016-1-06016-6]
17) Порівняльне дослідження та характеристики відновленого оксиду графену (RGO) та пористого відновленого оксиду графену (P-RGO) на основі відходів шкаралупи кокосового горіха [06017-1-06017-6]
18) Вплив форми армуючих частинок на поведінку композиційних матеріалів [06018-1-06018-4]
19) Суперпарамагнетизм в ниткоподібних кристалах Si1 – xGex (B, Hf) [06019-1-06019-5]
20) Топографічний аналіз впливу відпалювання на зернограничну структуру полікремнієвих плівок [06020-1-06020-4]
21) Електрохімічні властивості гібридних суперконденсаторів, сформованих на основі нанопористого вуглецю та вольфрамату нікелю [06021-1-06021-5]
22) Експериментальні дані про динамічні зміни радіоімпульсів при їх випромінюванні п'єзокерамічними електромеханічними перетворювачами [06022-1-06022-5]
23) Властивості аморфного кремнезему, синтезованого із мідеплавильних шлаків [06024-1-06024-6]
24) Механізми зміцнення поверхневого шару дюралюмінію, модифікованого імпульсним релятивістським електронним сильнострумовим пучком [06025-1-06025-6]
25) Аналіз механізмів підвищення ефективності промислових кремнієвих сонячних батарей [06026-1-06026-8]
26) Чисельний аналіз динаміки наночастинок у в'язкій рідині: Детерміністичний підхід [06027-1-06027-5]
27) Енергетичні та частотні властивості планарних n+-n-n+ діодів з бічними активними границями [06028-1-06028-4]
28) Методи розрахунку передавальних функцій широкосмугових пластинчатих п'єзоперетворювачів з перехідними шарами [06029-1-06029-6]
29) Оцінка виготовлення пристроїв від FET до CFET: огляд [06030-1-06030-8]
30) Аналіз шуму перехресних перешкод за допомогою міжз'єднань графенової нанострічки шляхом зміни відстані між дротами та середнього вільного пробігу електронів [06031-1-06031-4]
31) Дослідження структурних, електричних та корозійних властивостей плівок NbN, нанесених методом магнетронного напилення (живлення постійним струмом) при різних потужностях [06032-1-06032-6]
32) Оптичні властивості гібридних тонких плівок CuSCN/стільбазолієвий барвник [06033-1-06033-4]
33) Аналіз продуктивності GAA MOSFET при кріогенній температурі для субнанометрового режиму [06034-1-06034-4]
34) Вивчення та проектування масивів друкованих прямокутних мікросмугових антен на робочій частоті 27,5 ГГц для додатків 5G [06035-1-06035-5]
35) Вплив кута падіння світла на характеристики текстурованих кремнієвих сонячних елементів [06036-1-06036-5]
