Введение
1. Обзор литературы 9
1.1 Основы гетерогенного фотокатализа 9
1.2 Структура и свойства диоксида титана 11
1.2.1 Основные полиморфные модификации TiO2 и их свойства 11
1.2.2 Методы синтеза TiO2 14
1.2.3 Фазовые превращения TiO2 и их кинетика 16
1.2.4 Свойства поверхности TiO2 18
1.2.5 Фотокаталитическая активность TiO2 20
1.2.6 Сравнение фотокаталитических свойств TiO2 различного фазового состава 22
1.2.7 Общие принципы повышения ФКА диоксида титана 23
1.2.8 Фотосенсибилизация с использованием наночастиц металлов 24
1.2.9 Фотосенсибилизация с использованием наночастиц полупроводников 26
1.3 Методы анализа частично кристаллического диоксида титана 29
1.3.1 Исследование структуры аморфного диоксида титана 29
1.3.2 Количественное определение доли аморфной фазы в частично закристаллизованных препаратах TiO2 35
1.4 Методы измерения фотокаталитической активности 37
1.4.1 Возможные механизмы фотокаталитического разложения органических соединений в водных растворах 37
1.4.2 Теоретические и инструментальные основы измерения ФКА 41
1.4.3 Измерение ФКА по скорости фотообесцвечивания 42
1.4.4 Факторы, влияющие на измеряемую фотокаталитическую активность 43
1.4.5 Различные фотокаталитические реакторы 48
1.5 Выводы из обзора литературы 50
2. Методы синтеза катализаторов 53
2.1 Используемые реактивы и материалы 53
2.2 Синтез мезопористого TiO2 53
2.3 Синтез нанокомпозитов CuO/TiO2 54
2.4 Синтез нанокомпозитов WO3/TiO2 54
2.5 Синтез нанокомпозитов с благородными металлами 55
2.5.1 Восстановление боргидридом натрия 55
2.5.2 Восстановление цитратом натрия 56
2.5.3 Пропитка предварительно синтезированными наночастицами 56
2.5.4 Осаждение наночастиц под воздействием УФ-излучения 56
3. Методы анализа полученных препаратов 57
3.1 Рентгенофазовый анализ 57
3.1.1 Описание эксперимента 57
3.1.2 Измерение доли кристаллических фаз 58
3.2 ИК-спектроскопия 59
3.3 Термогравиметрия 59
3.4 Растровая электронная микроскопия 60
3.5 Просвечивающая электронная микроскопия 60
3.6 Низкотемпературная сорбция азота 61
3.7 Спектроскопия диффузного отражения 61
3.8 Измерение фотокаталитической активности 61
4. Обсуждение результатов 64
4.1 Обоснование выбора методики измерения фотокаталитической активности 64
4.2 Анализ влияния кристалличности на фотокаталитическую активность TiO2 68
4.2.1 Рентгенофазовый анализ немодифицированного TiO2 68
4.2.2 Просвечивающая электронная микроскопия препаратов TiO2 70
4.2.3 Анализ доли рентгеноаморфной фазы 72
4.2.4 Анализ удельной площади поверхности немодифицированного TiO2 75
4.2.5 ИК-спектроскопия препаратов TiO2 76
4.2.6 Результаты термогравиметрии препаратов TiO2 76
4.2.7 Обработка TiO2 для удаления аморфной фазы 77
4.2.8 Фотокаталитическая активность немодифицированного TiO2 81
4.3 Результаты исследования нанокомпозитов полупроводник/TiO2 82
4.3.1 Результаты исследования нанокомпозитов CuO/TiO2 82
4.3.2 Результаты исследования нанокомпозитов WO3/TiO2 85
4.3.3 Влияние дополнительных отжигов на свойства нанокомпозитов WO3/TiO2 88
4.3.4 ФКА нанокомпозитов WO3/TiO2 и CuO/TiO2 в видимой области спектра 90
4.4 Результаты исследования нанокомпозитов Au/TiO2 и Ag/TiO2 91
Заключение 96
Список сокращений и условных обозначений 97
Список литературы
