Наноструктуры на основе оксидов металлов привлекают огромное внимание учёных благодаря уникальным химических и физическим свойствам, которые делают эти материалы перспективными в самых различных областях промышленного применения (например, катализ, хранение водорода, сенсоры и др.). Среди этих оксидов особое место занимает диоксид титана, который является полупроводником и изучается уже много времени с точки зрения фотокатализа. Смесь фаз рутила и анатаза позволяет достигать лучших параметров по сравнению с однофазными материалами.
Группа учёных из Китая провела исследование, в результате которого был получен диоксид титана, состоящий из двух фаз, рутила и анатаза, и имеющий форму ёлочек. На первом этапе синтеза авторы работы получили с помощью электроспиннинга нановолокна, которые затем были отожжены для формирования фазы анатаза. После этого волокна на подложке помещались в камеру для проведения гидротермального воздействия, в результате чего образовывалась фаза рутила (рис.1-2).
На рисунке 2 представлены микрофотографии полученных образцов. Диаметр нановолокон намного меньше, чем диаметр полученных ёлочек, тогда как длина примерно одинакова и составляет десятки микрон.
Далее учёные исследовали механизм образования подобного рода структур. Для этого было уменьшено время выдержки в гидротермальной смеси. В результате этих экспериментов было показано, что ёлочки растут из зародышей на поверхности, а толщину «ответвлений» от исходных нановолокон можно контролировать с помощью концентрации титан-содержащего реагента (рис.3).
Плёнка из нановолокон диоксида титана, равно как и полученные наноёлочки, имели достаточно неплохие механические характеристики. Авторы связывают это с перекрыванием волокон и образованием дополнительных связей между ними, которые сохраняются и после воздействия гидротермальной смеси на нановолокна (рис.2b, белая стрелка).
Учёные надеются, что комбинация таких простых, но в тоже время мощных методов синтеза, как гидротермальный и электроспиннинг, позволят быстро и без особых затрат получать подобного рода структуры с контролируемыми количеством фаз и микроструктурой. А эти функциональные материалы смогут найти своё применение в огромном множестве приложений.
