Рис.1. FESEM-изображения массива нанотрубок из анодированного TiO2, полученного при напряжении 40В и выдержке в течение 2 часов: (a) вид сверху; (b) в разрезе.
Рис.2. Рентгенограмма массива нанотрубок из TiO2 после отжига при 550˚С в течение 1 часа в токе сухого воздуха. A-пики, соответствующие фазе анатаза; R-рутила; T-металлического титана.
Рис.3. FESEM-изображения CdS/TiO2 электрода в разрезе. Условия осаждения CdS: напряжение (a) 5В; (b) 15В; (c) 25В; время осаждения 30 минут, с последующим отжигом при 400˚С в течение 1 часа в атмосфере Ar.
Рис.4. Данные рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии CdS/TiO2 электрода, полученного осаждением CdS при напряжении 5В и времени осаждения 30 минут: (a) обзорное сканирование; (b) Cd 3d спектр уровня остова; (c) S 2p спектр уровня остова.
Рис.6. Зависимость плотности фототока от приложенного напряжения для полученных CdS/TiO2 электродов. Условия осаждения CdS: (a) напряжение 5В; (b) 15В; (c) 25В, время осаждения 30 минут, с последующим отжигом в течение 1 часа при 400˚С в атмосфере Ar, (d) контрольный образец анодированного TiO2.
Рис.7. Зависимость плотности фототока от приложенного напряжения для полученных CdS/TiO2 электродов. Условия осаждения CdS: напряжение 5В, время осаждения: (a) 10 минут; (b) 30 минут; (c) 60 минут, с последующим отжигом при 400˚С в течение 1 часа в атмосфере Ar.
Рис.8. FESEM-изображения полученных CdS/TiO2 электродов. . Условия осаждения CdS: напряжение 5В, время осаждения: (a) 10 минут; (b) 30 минут; (c) 60 минут, с последующим отжигом при 400˚С в течение 1 часа в атмосфере Ar.
Рис.9. Зависимость плотности фототока от приложенного напряжения для полученных CdS/TiO2 электродов. Длина нанотрубок TiO2: (a) 1.5 мкм; (b) 2.0 мкм; (c) 2.5 мкм. Условия осаждения CdS: напряжение 5В, время осаждения 30 минут, с последующим отжигом при 400˚С в течение 1 часа в атмосфере Ar.
Табл.1. Концентрации различных элементов в CdS/TiO2 электроде.
Фотолиз воды на гетероструктурах ядро/оболочка CdS/TiO2 – следующий шаг к водородной энергетике
Если совместить полупроводник с широкой запрещённой зоной (1) и полупроводник с достаточно узкой запрещённой зоной (2) и более отрицательным уровнем зоны проводимости (ЗП), то электроны из этой зоны могут перейти из (2) в (1). Ширина запрещённой зоны CdS составляет 2,4 Эв, и его зона проводимости лежит на 0,5 эВ ниже, чем для TiO2. Если применять массивы нанотрубок с гетероструктурами ядро/оболочка на основе CdS/TiO2, то можно гарантировать высокий поверхностный контакт между фотоанодом и электролитом, эффективное разделение зарядов и зарядовый перенос.
Авторы опубликованной статьи применили необычный, на первый взгляд, подход. Они использовали электрохимическое осаждение CdS на фольгу анодированного титана из раствора CdCl2 и S в ДМСО. После синтеза образцы тщательно промывались как ДМСО, так и дистиллированной водой; затем электроды отжигались при 400˚С в течение 1 часа. На рисунке 1 представлены FESEM-изображения массива нанотрубок TiO2. На рисунке 2 представлена рентгенограмма исходной подложки Ti/TiO2.
Как было показано учёными (рис.3, 8), оптимальные условия заполнения каналов покрытия из TiO2 – ток 5В и выдержка в течение 30 минут. При больших временах или более высоких значениях напряжения CdS осаждается на поверхности слоя TiO2, а не внутри нанотрубок, что не может способствовать увеличению плотности тока. На рисунке 5 представлена рентгенограмма полученного при данных условиях образца.
Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии было показано, что соотношение Cd/S близко к 1, однако на поверхности присутствуют малые количества сульфата кадмия, образовавшегося, по всей видимости, в результате электролиза, а также углерода. Было показано также, что поверхность TiO2 покрыта не полностью (рис.4, таблица 1).
Вольт-амперные характеристики полученных образцов представлены на рисунках 6, 7, 9.
В заключение стоит отметить, что группе учёных удалось значительно увеличить плотность фототока. Если исследования в данной области будет продолжены, то, возможно, в скором времени машины будут ездить не с бензиновым двигателем, а с водородным.
Жень (или Володя) не подскажете для общего образования - что означает "электрохимическое осаждение CdS при переменном токе на фольгу анодированного титана из раствора CdCl2 и S в ДМСО"?
Т.е. почему переменного? как слой TiO2 на анодированной фольге пропускает ток? если не пропускает, то ведь металиический титан полжен быстро закрыться сульфидом? и какая, собственно идет реакция - ЭХ восстановление Cd2+ до кадмия + его реакция с серой?
Да, а повысить-то плотность кота удалось в сравнении с какими величинами?
Мое почтение честной компании. Смотрим по тексту:
"The Ti foil was biased at 40 V for 2-8 h at room temperature to produce nanotube arrays..."
"CdS deposition was carried out in a solution contained 0.055 M CdCl2 and 0.19 M elemental sulfur dissolved in DMSO at 120 C and 5-25 V AC (50 Hz) applied between the TiO2/Ti working electrode and a graphite counter electrode ..."
в статье, кстати говоря,написано, что эта плёнка не "чистый" TiO2...
а про то, какой механизм осаждения там в статье всё есть...я просто не хочу засорять некоторые идеи эл/хим терминологией...статья всё-таки о том, как удалось повысить плотность фотокота, который оказался фототоком...
Евгению Алексеевичу: путь, которым следовали ученые при получении материала - это очень часто самая ценная или вообще единственная полезная информация, которая содержится во многих статьях.
Александру Валерьевичу: только в том плане, что при анодировании ток был постоянный, а при осаждении - действительно переменный. Оксидное покрытие на фольге, напомню, пористое; если интересны подробности, то как раз по поводу особенностей проводимости такой структуры имеет смысл посмотреть саму статью и ссылки по теме. Реакцию ты вычислил верно - в первой ссылке по методу описана именно она. Про то, каким образом происходит формирование частиц при переменном токе, что-то внятное нашлось вот здесь: http://xxt20...291_496.pdf
В самой статье описание процесса довольно формальное, что и неудивительно, глядя на дружный коллектив авторов.
маленький комент...
я считаю, что нанометр должен стать тем местом, где не только учёные будут получать какую-то информацию, но и все желающие...согласен,что метод получения важен, но те, кто этим хочет и может заниматься могут прочитать статью...
Жень, а остальным читающим про повышение чего-либо стоит знать по сравнению с чем оно повышалось. По сравнению с контрольным анодированным титаном? А именно этот (включая микроструктуру) материал обладал максимальной плостностью кота, известной до появления этой работы?
А с анодированным титаном там еще один фокус есть. Кошачья плотность измерялась на ксеноновом лазере, а у сей машинки длина волны наиболее которотковолновых из основных линий 431, 495, 501 нм, т.е. 2.87, 2.5, 2.47 эВ) т.е. в аккурат больше ширины ЗЗ для CdS, но меньше таковой для TiO2
Так что, китайские друзья рулят...
Смирнов Евгений Алексеевич!
Как совершенно неграмотный в нано неофил нахожу ваше замечание о популяризации этой науки весьма многообещающим. Жду от вас действительно популярных статей по затронутой здесь теме. Ну очень интересно!
Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров
В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.
Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.
Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся
в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.
