Синтез, фото- и электрокаталитические свойства наноструктурных пленок Y-TiO2
Loading...
Date
2022
Authors
Воробец, В.
Колбасов, Г.
Медик, И.
Гаращенко, А.
Карпенко, С.
Обловатная, С.
Антонюк, Наталья
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Синтезированные золь-гель технологией электрокаталитически активные пленки на основе нанодисперсного диоксида титана, модифицированного иттрием, были охарактеризованы методами рентгеновской дифракции (XRD) и спектроскопии фотоэлектрохимического тока. Результаты XRD показали, что TiO2 и Y-TiO2 порошки с содержанием Y до 5 мол.%, отожженные при 500 °C, имели кристаллическую структуру анатаза. Электроды на основе пленок Y-TiO2 были фоточувствительными в диапазоне длин волн 250–400 нм. Во всех иссле-дованных образцах с содержанием Y ≤ 5 мол.% наблюдалось повышение значений квантового выхода фототока и смещение спектральных зависимостей фототока в длинноволновую часть спектра по сравнению с немодифицированным TiO2. Пленки Y-TiO2 отличались повышенной каталитической активностью в процессе электровосстановления кислорода, что проявлялось в уменьшении потенциала электровосстановления кислорода и увеличении динамического диапазона электровосстановления О2 по сравнению с пленками немодифицированного диоксида титана. Повышение электрокаталитической активности наблюдали при концентрации ионов иттрия до 1 мол.%. Установлена корреляция между фото- и электрокаталитическими свойствами и структурными изменениями, происходящими в пленках диоксида титана при модифицировании иттрием.
Description
The electrocatalytically active films based on nano-dispersed titanium dioxide modified by Y3+ ions and synthesized by the sol-gel method were characterized by the X-ray diffraction (XRD) and ultraviolet-visible photo-current spectra. Electrocatalytic properties of the TiO2 and Y-TiO2 electrodes were investigated during the process of oxygen electro-reduction. The XRD results indicated that the TiO2 and Y-TiO2 powders with the yttrium content of 0.5–5 mol% calcined at 500 °C had an anatase crystal structure, with the crystallite size of 10–12 nm. The electrodes based on the Y-TiO2 films were photosen-sitive in a wavelength range of 250–400 nm. For all investigated samples with the Y (III) content of ≤ 5 mol%, both an increase in the photocurrent quantum yield and a shift of spectra towards longer wavelengths vs. those of the undoped TiO2 were observed. The photo-current quantum yield for the Y-TiO2 samples first increased and then decreased with increasing the Y (III) content, and reached its maximum with 2% Y-TiO2 films. It was found that doping of the TiO2 films by Y (III) improves the catalytic activity of the Y-TiO2 electrodes in the reaction of oxygen electroreduction. A correlation between photo- and electrocatalytic properties and struc-tural changes occurring in the TiO2 films upon yttrium doping has been revealed.
Keywords
диоксид титана, иттрий, фоточувствительность, электровосстановление кислорода, каталитическая активность, статья, titanium dioxide, yttrium, photosensitivity, electroreduction of oxygen, catalytic
Citation
Синтез, фото- и электрокаталитические свойства наноструктурных пленок Y-TiO2 / Воробец В. С., Колбасов Г. Я., Медик И. А., Гаращенко А. Ю., Карпенко С. В., Обловатная С. Я., Антонюк Н. Г. // Электронная обработка материалов. - 2022. - Vol. 58, Issue 1. - P. 15-21. - https://doi.org/10.52577/eom.2022.58.1.15