Новости химической науки > К вопросу о фотохимических свойствах нанотрубок

Исследователи из Южной Кореи получили результаты, которые ставят под вопрос ключевые предположения о фотохимических свойствах полупроводящих нанотрубок.

Результаты работы позволяют предположить, что казавшееся перспективным применение нанотрубок для увеличения производительности солнечных батарей и фотокатализаторов на основе оксида титана(IV) – хорошо известного кандидата для применения в этих областях, может оказаться менее эффективным, чем предполагалось ранее.

Сравнение каталитических свойств необработанных нанотрубок из TiO₂ (слева) с нанотрубками, края которых обработаны оксидом железа (справа) позволяетпоставить под вопрос ранее сделанные ключевые предположения о фотохимических свойствах этих материалов. (Рисунок из Journal of Physical Chemistry C, 2011, DOI: 10.1021/jp201215t)

Предполагается, что наночастицы из TiO₂, модифицированного оксидом железа, должны проявлять более эффективные фотохимические свойства по сравнению с наночастицами из чистого TiO₂ и нанотрубками из TiO₂. Предполагается, что более высокая эффективность гибридных материалов обуславливается увеличением эффективности светорассеивания на внутренней поверхности нанотрубок, что увеличивает способности гибридного материала к поглощению света.

Тэ Хва Жеон (Tae Hwa Jeon) и Хюнвунг Парк (Hyunwoong Park) решил проверить эти теоретические предсказания, касающиеся модифицированных оксидом железа нанотрубок из оксида титана следующим образом. Были получены два типа нанотрубок – нанотрубки из чистого немодифицированного TiO₂ и гибридные нанотрубки, на внутренней поверхности которых осаждались нанокристаллы гематита (α-Fe₂O₃), полностью покрывавшие поверхность нанотрубок изнутри. Полученные материалы наряду с пленками, полученными осаждением наночастиц TiO₂ на поверхность использовались для измерения фототока, генерируемого в растворе электролита в стандартных условиях. Для этих же материалов были изучены скорости фотокаталитического разложения фенола.

Ключевой результат, полученный группой, заключается в том, что содержащие гематит нанотрубки, особенно с полностью покрытой оксидом железа внутренней поверхностью отличаются гораздо меньшей фотохимической активностью, чем образцы без покрытия.

Чад Веситис (Chad D. Vecitis) из Гарварда отмечают, что внутренняя поверхность нанотрубок не отличается такой высокой фотоактивностью, как ранее предполагалось. Он добавляет, что результаты работы, наиболее вероятно, инициируют новое обсуждение о природе фотохимической активности нанотрубок, и помогут исследователям двигаться в направлении правильных ответов.

Парк предполагает, что неожиданно низкая активность может являться результатом индуцированной гематитом рекомбинации заряда – процесса, в котором вызванное фотонами возбуждение быстро гасится за счет переноса заряда на границе контакта гематита и оксида титана.

Источник: Journal of Physical Chemistry C, 2011, DOI: 10.1021/jp201215t

метки статьи: #нанотехнологии, #неорганическая химия, #физическая химия, #химическая технология, #химия поверхности