ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................... 5
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ......................... 11
1.1. Строение, свойства и применение материалов на основе диоксида титана .............................................................................................................. 11
1.1.1. Строение и полиморфизм TiO2 .................................................. 11
1.1.2. Физико-химические свойства диоксида титана ....................... 14
1.1.3. Фотокаталитические свойства ................................................... 16
1.1.4. Газочувствительные свойства ................................................... 18
1.1.5. Области применения наноматериалов на основе TiO2 ........... 21
1.2. Способы получения наноматериалов на основе TiO2 .................... 22
1.2.1. Химическое осаждение из газовой фазы .................................. 23
1.2.2. Магнетронное распыление ......................................................... 25
1.2.3. Спрей-пиролиз ............................................................................. 25
1.2.4. Метод химического осаждения ................................................. 27
1.2.5. Золь-гель метод ........................................................................... 27
1.2.6. Гидротермальный и сольвотермальный синтез ....................... 29
1.2.7. Метод окислительного пиролиза .............................................. 32
1.2.8. Другие методы синтеза ............................................................... 33
1.3. Способы повышение эффективности порошковых и пленочных материалов на основе диоксида титана ...................................................... 36
1.3.1. Изменение удельной площади поверхности материалов ....... 37
1.3.2. Введение различных модифицирующих добавок ................... 39
1.3.3. Создание композитных материалов .......................................... 46
1.4. Выводы по главе 1 и постановка задач ............................................ 49
ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ СВОЙСТВ ............................................................. 51
2.1. Получение тонких композитных плёнок на основе TiO2............... 51
2.2. Синтез наноразмерных порошков на основе TiO2 .......................... 52
2.3. Методы исследования ........................................................................ 54
2.3.1. Термический и термогравиметрический анализ ...................... 54
2.3.2. Рентгенофазовый анализ ............................................................ 54
2.3.2. Микроскопические исследования ............................................. 55
2.3.2.1. Атомно-силовая микроскопия ............................................ 55
2.3.2.2. Сканирующая электронная микроскопия ......................... 55
2.3.2.3. Просвечивающая электронная микроскопия .................... 56
2.3.3. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия ..................... 56
2.3.4. Измерение электрофизических свойств ................................... 56
2.3.5. Измерение газочувствительных свойств .................................. 58
2.3.6. Измерение фотокаталитических свойств ................................. 59
2.3.7. Измерение площади поверхности ............................................. 61
2.3.8. Измерение кислотно-основных свойств поверхности ............ 61
2.3.9. Измерение оптических свойств ................................................. 62
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ............................................ 63
3.1. Пленочные нанокристаллические композиты ZnO-TiO2 ............... 63
3.1.1. Влияние условий синтеза на состав материалов и размер частиц ............................................................................................................. 63
3.1.2. Электрофизические свойства ..................................................... 67
3.1.3. Оптические свойства .................................................................. 69
3.1.4. Газочувствительные свойства ................................................... 70
3.1.5. Фотокаталитическая активность ............................................... 72
3.2. Пленочные нанокристаллические композиты SnO2-TiO2 .............. 73
3.2.1. Влияние условий синтеза на состав материалов и размер частиц ................................................................................................. 73
3.2.2. Электрофизические свойства ..................................................... 83
3.2.3. Оптические свойства .................................................................. 83
3.2.4. Газочувствительные свойства ................................................... 85
3.2.5. Фотокаталитические свойства ................................................... 86
3.3. Порошковые наноматериалы Sn-TiO2 ............................................. 88
3.3.1. Влияние условий синтеза на состав материалов и размер частиц ................................................................................................. 88
3.3.2. Определение кислотно-основных свойств поверхности ........ 92
3.3.3. Фотокаталитическая активность при облучении УФ светом . 94
3.3.4. Фотокаталитическая активность при облучении видимым светом ........................................................................................... 95
3.4. Порошковые наноматериалы Zn-TiO2 ............................................. 97
3.4.1. Влияние условий синтеза на состав материалов и размер частиц ................................................................................................. 97
3.4.2. Определение кислотно-основных свойств поверхности ...... 102
3.4.3. Фотокаталитическая активность при облучении УФ-излучением ........................................................................................... 103
3.4.4. Фотокаталитическая активность при облучении видимым светом ......................................................................................... 104
3.5. Порошковые наноматериалы Zn-F-TiO2 ........................................ 106
3.5.1. Влияние условий синтеза на состав материалов и размер частиц .............................................................................................. 106
3.5.2. Определение кислотно-основных свойств поверхности ...... 112
3.5.3. Фотокаталитическая активность материалов при облучении УФ-излучением ........................................................................................... 113
3.5.4. Фотокаталитическая активность при облучении видимым светом .......................................................................................... 116
3.6. Порошковые наноматериалы Sn-F-TiO2 ........................................ 120
3.6.1. Влияние условий синтеза на состав материалов и размер частиц .............................................................................................. 120
3.6.2. Фотокаталитическая активность при облучении УФ-излучением .......................................................................................... 126
3.6.3. Фотокаталитическая активность при облучении видимым светом .......................................................................................... 126
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................... 132
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................... 134
ПРИЛОЖЕНИЯ ........................................................................................... 156
Приложение 1. Акт о внедрении в НИР Института нанотехнологий, электроники и приборостроения ............................................................... 156
Приложение 2. Акт о внедрении в учебный процесс .......................... 157
