Влияние напряжения анодирования на фотокаталитическую активность пленок, формированных нанотрубками диоксида титана.

Авторы

  • Т.М. Сериков
  • А.С. Балтабеков
  • Д.Д. Айдарова
  • П.А. Жанбирбаева
  • А.Б. Куанышбекова

DOI:

https://doi.org/10.31489/2022No4/28-33

Ключевые слова:

нанотрубка, диоксид титана, фотокатализ, удельная площадь поверхности, расщепление воды

Аннотация

Исследовано влияние напряжения анодирования при синтезе на удельную площадь поверхности и на фотокаталитическую активность нанотрубок диоксида титана TiO2. Методом электрохимического анодирования на поверхности титановой фольги были получены пленки, образованные нанотрубками ТiO2. Установлено, что увеличение напряжения анодирования от 20 В до 60 В приводит к росту внутреннего и внешнего диаметров нанотрубок, увеличению скорости роста и межпорового расстояния нанотрубок. Фотокаталитическая активность образцов оценивалась по измерению величины фотоиндуцированного тока. Пленка, полученная при низком напряжении, генерировала ток в 3,5 раза выше, чем пленка, полученная при высоком напряжении, а деградация красителя в присутствии пленок составила 75 и 38 % соответственно за одинаковый период времени. Повышение фотокаталитической активности пленок преимущественно связан с ростом величины удельной площади поверхности нанотрубок. Так, методом низкотемпературной адсорбции азота определены величины удельной площади поверхности нанотрубок ТiO2. Установлено, что с ростом напряжения анодирования удельная площадь поверхности пленок уменьшается.

Библиографические ссылки

"1 Wang J., Guo R.T., Bi Z.X., Chen X., et al A review on TiO2-x-based materials for photocatalytic CO2 reduction. Nanoscale, 2022, Vol. 32, pp. 11512–11528. doi: 10.1039/d2nr02527b

Kazuhiko M., Kazunari D. Photocatalytic water splitting: recent progress and future challenges. Journal of physical chemistry letters, 2010, Vol. 1, No. 18, pp. 2655–2661. doi: 10.1021/jz1007966

Yucheng L, Yalin L, Zhifeng R. Mini review on photocatalysis of titanium dioxide nanoparticles and their solar applications. Nano energy, 2013, Vol. 2, pp. 1031–1045. doi: 10.1016/J.NANOEN.2013.04.002

Serikov T.M. The effect of electric transport properties of titanium dioxide nanostructures on their photocatalytic activity. Bulletin of Karaganda University. Physics, 2020, Vol.99, No.3, pp.13–21. doi: 10.31489/2020Ph3/13-21

Ibrayev N.Kh., Serikov T.M., Gladkova V.K. Synthesis and investigation of the geometric characteristics of titanium dioxide nanotubes. IOP Conf. Series: Materials science and engineering, 2015, Vol. 81, pp. 1–6. doi: 10.1088/1757-899X/81/1/012121

Morozov R.S. Properties and modification of the surface of microporous spherical TiO2 and SiO2-TiO2 particles obtained by the peroxide method. Diss. for the Candidate of chem. sciences degree, Chelyabinsk, 2018, 154 p. [in Russian]

Ge M.Z., Li Q.S., Cao C.Y., et al. One-dimensional TiO2 Nanotube photocatalysts for solar water splitting. Advanced science, 2017, Vol. 4, No. 1, pp. 1600152. doi: 10.1002/advs.201600152

Sofiane S., Bilel M. Effect of specific surface area on photoelectrochemical properties of TiO2 nanotubes, nanosheets and nanowires coated with TiC thin films. Journal of photocmemistry and photobiology A-chemisrty, 2016. Vol. 324, pp. 126–133. doi: 10.1016/j.jphotochem.2016.03.030

Valeeva A.A., Dorosheva I.B., Kozlova E.A., et al. Solar photocatalysts based on titanium dioxide nanotubes for hydrogen evolution from aqueous solutions of ethanol. International Journal of hydrogen energy, 2021, Vol. 46, No. 32, pp. 16917–16924. doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.12.190

Yang W.T., Li M.X., Pan K., et al. Surface engineering of mesoporous anatase titanium dioxide nanotubes for rapid spatial charge separation on horizontal-vertical dimensions and efficient solar-driven photocatalytic hydrogen evolution. Journal of colloid and interface science, 2021, Vol. 586, pp. 75–83. doi: 10.1016/j.jcis.2020.10.071

Li Z., Liu H.M., Yao Z.X., et al. Preparation and characterization of titanium dioxide nanotube array/titanium pH electrode. Chinese journal of analytical chemistry, 2018.,Vol. 46, pp. 1961–1967. doi: 10.1016/j.ijleo.2019.163432

Rempel A.A., Valeeva A.A., Vokhmintsev A.S., Weinstein I.A. Titanium dioxide nanotubes: synthesis, structure, properties and applications. Russian chemical reviews, 2021, Vol. 90, pp. 1397. doi: 10.1070/RCR4991

Liang H.C., Li X.Z. Effects of structure of anodic TiO2 nanotube arrays on photocatalytic activity for the degradation of 2,3-dichlorophenol in aqueous solution. Journal of hazardous materials, 2009, Vol. 162, pp. 1415–1422. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.06.033

Serikov T.M., Ibrayev N.K., Nuraje N., Savilov S.V., Lunin V.V. Influence of surface properties of the titanium dioxide porous films on the characteristics of solar cells. Russian Chemical Bulletin, 2017, Vol. 66, No. 4, pp. 614–621. doi: 10.1007/s11172-017-1781-0

Lia H., Wanga G., Niua J., Wanga E., Niub G., Xiea Ch. Preparation of TiO2 nanotube arrays with efficient photocatalytic performance and super-hydrophilic properties utilizing anodized voltage method. Results in Physics, 2019, Vol. 14, No. 102499. doi: 10.1016/j.rinp.2019.102499

"

Загрузки

Опубликован

2022-12-01

Как цитировать

Сериков T., Балтабеков A., Айдарова D., Жанбирбаева P., & Куанышбекова A. (2022). Влияние напряжения анодирования на фотокаталитическую активность пленок, формированных нанотрубками диоксида титана. Eurasian Physical Technical Journal, 19(4(42), 28–33. https://doi.org/10.31489/2022No4/28-33

Выпуск

Раздел

Материаловедение

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)