Моделирование и исследование наноструктур на основе диоксида титана

Полупроводниковый диоксид титана в кристаллической фазе анатаза с шириной запрещенной зоны 3,3 эВ проявляет фотокаталитические свойства при облучении ультрафиолетовым светом с длиной волны менее 400 нм. Исследования, направленные на повышение фотокаталитической активности TiO2, идут по пути увеличения удельной поверхности при уменьшении размеров до нанометрового диапазона, а также снижения значения запрещенной щели за счет введения добавок p- и d-элементов. Проект направлен на изучение формирования наноструктурных частиц и тонких пленок на основе диоксида титана различными методами: автоклавного синтеза и золь-гель процесса, воздействий импульсного лазерного излучения (лазерной абляции) и электрических разрядов (электроискрового легирования). В работе предусмотрено получение новых материалов наносфер и нанотрубок TiO2 с добавками щелочных металлов (Li, Na, K) в широких концентрационных интервалах, а также азота. Планируется изучить влияние условий образования и осаждения TiO2 на морфологию, геометрические характеристики и фазовый состав нанокристаллических оксидных систем. Для этого будут использованы методы просвечивающей и растровой электронной микроскопии, рентгеновского дифракционного анализа и атомно-силовой микроскопии. Спектральные характеристики сформированных веществ будут измерены с помощью комплекса «ОКБ СПЕКТР». Каталитическая активность оксидных систем будет определена в реакции разложения органических веществ и окисления углерода при облучении ультрафиолетовым светом и разных температурах. Кроме того, будет проведено сравнительное исследование взаимодействия потоков различных типов излучения с полученными беспримесными и допированными оксидами титана, а также изучена стабильность их структуры и свойств. Результаты работы представляют интерес для разработки технологий получения полупроводниковых оксидов TiO2, используемых в качестве фотохимических катализаторов окисления органических веществ и газов, а также газовых сенсоров.