Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Тема проекта 24 - Наноматериалы на основе диоксида титана

Ключевые слова:  учителю

Автор(ы):  ФНМ МГУ

10 ноября 2011

Название(я): Наноматериалы на основе диоксида титана

Номер в каталоге: 24

Основной предмет (школа): химия

Область знания (ВУЗ): физическая химия, фотохимия

Актуальность: Материалы на основе диоксида титана привлекали к себе внимание с самого начала активного развития нанотехнологий в нашей стране. Это связано с тем, что диоксид титана относительно легко получается и, будучи широкозонным полупроводником, находит свое применение в фотокаталитических процессах очистки воды и воздуха, при разработке солнечных батарей, для создания "самоочищающихся" поверхностей и пр. В настоящей работе диоксид титана предлагается использовать в модельных процессах очистки воды и для получения классических ячеек Гретцеля для демонстрации школьникам основных свойств нанокристаллического диоксида титана. Работа, скорее всего, может быть выполнена при самом активном участии школьников (она не требует повышенных мер безопасности), однако обязательно в тесном взаимодействии с ВУЗом, который может предоставить (заказать) требующиеся реактивы и оборудование.

Новизна: процессы синтеза нанокристаллического или наноструктурированного диоксида титана методами "мокрой химии"

Цель: получение нанокристаллического (наноструктурированного) диоксида титана и изучение его свойств

Задачи:

1. ознакомление с литературой по химии титана и кристаллическим структурам различных оксидных фаз

2. литературный анализ процессов фотокаталитического использования диоксида титана, его применения в солнечных батареях (требуется, в том числе, и специальная литература), для создания самоочищающихся покрытий, в водородной энергетике для фотолиза воды и получения водорода, в косметических целях и пр.

3. литературный поиск методов получения диоксида титана для указанных выше целей

4. выбор метода синтеза и получение диоксида титана в нанокристаллическом состоянии

5. анализ полученного диоксида титана

6. изучение влияния ультрафиолетового облучения на интенсивность окраски красителей в водной среде при их фотохимическом разрушении в присутствии золя диоксида титана по сравнению с контрольными образцами (модель фотодеградации отходов и очистки воды, может потребоваться спектрофотометрическое определение концентрации красителя до и после эксперимента или определение падения его концентрации во времени)

7. сборка модельной (лучше всего - классической с последуюшей вариацией красителя и других параметров) ячейки Гретцеля (с участием представителей ВУЗов) и ее испытание

8. обобщение полученных результатов, использование фотодокументирования результатов при написании проекта

Экспериментальные подходы: различые методы получения диоксида титана (вариант - контролируемый гидролиз тетрахлорида титана, пиролиз аэрозолей, гидротермальная обработка комплексных соединений титанила, гидротермальный синтез нанотрубок диоксида титана, анодирование металлического титана с последующими термическими обработками и пр.), анализ нанокристаллического диоксида титана (требуется участие ВУЗа: рентгенофазовый и рентгенографический анализ, термический анализ, просвечивающая электронная микроскопия, определение площади поверхности, спектры поглощения в ультрафиолетовой - видимой области)

Методические подходы: теоретическое и практическое исследование свойств широкозонных полупроводников, освоение новых методов неорганического синтеза и инструментального анализа

Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: соединения титана (тетрахлорид или комплексные соединения титанила), установка гидротермального синтеза, инструментальные методы анализа, красители, возможно, прозрачные проводящие материалы (ITO)

Освоение школьником теоретического материала: гидролиз неорганических соединений, вода как растворитель и химические методы гомогенизации, зонная теория, строение органических соединений (красители), теория химической связи, дефекты в твердом теле, теория рентгеновской дифракции, теория адсорбции, окислительно - восстановительные реакции, перспективы альтернативной энергетики, теория строения комплексных соединений

Навыки, получаемые школьником: работа с растворами, отделение осадка от растворов (седиментация, центрифугирование), методы анализа наноматериалов

Предшествующий материал по школьной программе: химия титана (возможно, самостоятельное изучение), тория растворов, гидролиз, свойства полупроводников

Роль учителя: общее руководство проектом и координация работ с тьютором

Возможная помощь тьюторов: обеспечение специальной литературой и реактивами, помощь в проведении инструментального анализа, консультативная помощь

Техника безопасности: работа с едкими веществами и кислотами (тетрахлорид титана), работа с автоклавной техникой (на территории ВУЗа)

Примечания: возможно также получение диоксида титана, легированного азотом и переходными элементами.

Анодный диоксид титана.

Первичные литературные ссылки для начала поиска: искусственный лист

Другие работы кластера "Каталог тем проектных работ" (гипертекстовый навигатор):

 

Прикрепленные файлы:
proekt24a.pdf (115.33 КБ.)

Информация о теме проекта.

 

 
Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Нано-незнакомка
Нано-незнакомка

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ» (Интересные научные события 2020 года от Американского физического общества (APS): Новый век сверхпроводимости. Магические углы в графене. Новые рекорды LIGO и Virgo: сверхмассивные и асимметричные слияния черных дыр. Свет от темной материи в эксперименте Xenon. Чего не хватает для создания квантового интернета? Коперниканский переворот в нейронных сетях. Червякомешалка. Вселенский метроном и предел точности атомных часов. Благородные металлы и графен против токсичных газов. Мультиферроик с ферродолинным упорядочением. Борные сенсоры азотосодержащих загрязнителей.

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume11/11-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

С Новым годом!
Дорогие друзья и коллеги!
Поздравляем с наступающим 2021 годом!
Желаем всем хорошего настроения и здоровья, удачи во всем и новых достижений!

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

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.

Технонано

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.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
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.