Фотоиндуцированные реакции спиновых центров в нанокристаллическом диоксиде титана, легированном углеродом и азотом

Сентябрь 14, 2022

Главная
Физика
Фотоиндуцированные реакции спиновых центров в нанокристаллическом диоксиде титана, легированном углеродом и азотом

Содержание

2. Нанокристаллы TiO2
3. How the “Grätzel cell“ works: Dye-sensitized por-TiO2 injection solarcell [B. O‘Regan and M. Grätzel, Nature 353
4. Принцип действия TiO2 как фотокатализатора e + O2 → O2–, O2– + e → O22– →
5. Практическое использование TiO2 как фотокатализатора 1. Очистка воздуха от органических примесей. 2. Очистка воды от органических
6. Изменение типа и концентрации парамагнитных центров в зависимости от предварительной обработки образцов TiO2 Ns=4·1017 spin/g Ns=3·1017
7. Фотоминерализация 4-хлорфенола с участием C-TiO2 ← KerrMcGee ← Объемно-легированный TiO2 ← Объемно-легированный TiO2 ← Поверхностно-легированный TiO2
8. ЭПР-спектры нелегированного TiO2 ЭПР спектры при 300 K: 1 , 2, 3 – образцы TiO2, синтезированные
9. ЭПР-спектры объемно-легированного C-TiO2-1 при 5 K. Вставка показывает тот же образец при 300 K. ЭПР-спектры объемно-легированного
10. ЭПР-спектры объемно-легированного C-TiO2 Ti3+ signals, g
11. ЭПР-спектры объемно-легированного C-TiO2
12. C-TiO2 : сухой и с H2O Освещение галогеновой лампой: hν > 400 нм, Т=300oK. Поверхностно-легированный C-TiO2
13. Поверхностно легированный C-TiO2 + 4-ClPh в H2O Увеличение интенсивности сигнала ЭПР через 10 мин освещения в
14. Фотоминерализация 4-хлорфенола с участием N-TiO2
15. a – в темноте; b1 – при освещении; b2 – компьютерная симуляция b1; c – через
16. Влияние освещения(400 a1 -в темноте , a2 – компьютерная симуляция a1, b – при освещении, c
17. Освещение N-TiO2 при различных hν, T=300 K IEPR, a.u. dark 2.1 2.3 2.5 3.1 3.2 Зонная
18. Освещение N-TiO2 при различных hν, T=77 K Зонная диаграмма 2 eV 3.2 eV
19. N-TiO2: T=300 K сухой образец +4Хлорфенол сухой образец + H2O
20. N-TiO2 + 4-Хлорфенол в H2O, T=300 K
21. Возможные реакции 1) В случае межзонного поглощения света: N-TiO2 + hν = e– + h+ ,
22. ВЫВОДЫ: • Surface and bulk modification of nanocrystalline TiO2 produce specific paramagnetic centers (PCs), different by
24. Скачать презентацию

Слайд 2

Нанокристаллы TiO2

Слайд 3

How the “Grätzel cell“ works:
Dye-sensitized por-TiO2 injection solarcell
[B. O‘Regan and M.

Grätzel, Nature 353 (1991) 737]

Слайд 4

Принцип действия TiO2 как фотокатализатора
e + O2 → O2–,
O2– + e

→ O22– → O– + O–,
O22– + 2H+ → H2O2,
O– + e → O2–,
H2O2 + e → OH + OH–,
O– + H+ → OH ∙

В водных растворах:
e + H+ → H
или e + H2O → OH– + H∙
H∙ + H∙ → H2↑

h + CxHyOz → C∙xHy - 1Oz + H+ →CO2+ H2O

Эффективность фотокатализатора: квантовый выход реакции и спектр действия фотокатализатора. Квант. выход Ф=ηi·ηr, где ηi –доля носителей заряда, достигших поверхности, ηr- достигших поверхности и вступивших в полезную реакцию, ηr=vr/(vsr+vr)

Слайд 5

Практическое использование TiO2 как фотокатализатора
1. Очистка воздуха от органических примесей.
2. Очистка

воды от органических примесей.
3. Самоочищающиеся зеркала и стекла.

Слайд 6

Изменение типа и концентрации парамагнитных центров в зависимости от предварительной обработки

образцов TiO2

Ns=4·1017 spin/g

Ns=3·1017 spin/g

Слайд 7

Фотоминерализация 4-хлорфенола с участием C-TiO2
← KerrMcGee
← Объемно-легированный TiO2
← Объемно-легированный TiO2
← Поверхностно-легированный

TiO2

TOC - Total Organic Content

Слайд 8

ЭПР-спектры нелегированного TiO2
ЭПР спектры при 300 K: 1 , 2, 3

– образцы TiO2, синтезированные различным способом. Стрелки показывают положения g- факторов

Слайд 9

ЭПР-спектры объемно-легированного C-TiO2-1 при 5 K. Вставка
показывает тот же образец при

300 K.

ЭПР-спектры объемно-легированного C-TiO2

Слайд 10

ЭПР-спектры объемно-легированного C-TiO2
Ti3+ signals, g < 2.0

Слайд 11

ЭПР-спектры объемно-легированного C-TiO2

Слайд 12

C-TiO2 : сухой и с H2O
Освещение галогеновой лампой: hν > 400

нм, Т=300oK.

Поверхностно-легированный C-TiO2

Слайд 13

Поверхностно легированный C-TiO2 + 4-ClPh в H2O
Увеличение интенсивности сигнала ЭПР через

10 мин освещения в ~50 times.

hν > 400 nm
Галогеновая лампа

Слайд 14

Фотоминерализация 4-хлорфенола с участием N-TiO2

Слайд 15

a – в темноте; b1 – при освещении; b2 – компьютерная

симуляция b1;
c – через 5 мин, and d – через 15 мин после освещения.

ЭПР-спектры объемно-легированного N-TiO2 при 300 K

Слайд 16

Влияние освещения(400<λ<1000нм) на интенсивность ЭПР сигнала N-TiO2 при 77 K
a1 -в

темноте , a2 – компьютерная симуляция a1,
b – при освещении,
c – результат вычитания EPR сигналов b and a1.

Слайд 17

Освещение N-TiO2 при различных hν, T=300 K
IEPR,
a.u.
dark
2.1
2.3
2.5
3.1
3.2
Зонная диаграмма
3.2 eV
eV

Слайд 18

Освещение N-TiO2 при различных hν, T=77 K
Зонная диаграмма
2 eV
3.2 eV

Слайд 19

N-TiO2: T=300 K
сухой образец +4Хлорфенол
сухой образец + H2O

Слайд 20

N-TiO2 + 4-Хлорфенол в H2O, T=300 K

Слайд 21

Возможные реакции
1) В случае межзонного поглощения света:
N-TiO2 + hν =

e– + h+ , and N– + h+ → N• (радикал)
Т.е. интенсивность сигнла EPR от N• радикалов возрастает.
Для NO• радикалов: NO• + e− → NO−.
2) Примесное поглощение света:
N− + hν → N• + e− (в зоне проводимости).
NO• + hν → NO+ + e− (в зоне проводимости).
3) Для N-TiO2+4Хлорфенол в H2O при освещении: H2O →H++OH −, OH − − e− →OH •, H++ e− →H, N • +H → NH; 4 Хлорфенол +OH •→CO2+H2O
Для C-TiO2 принцип тот же самый.

Слайд 22

ВЫВОДЫ:
• Surface and bulk modification of nanocrystalline TiO2
produce specific

paramagnetic centers (PCs), different
by their EPR spectra and spin-Hamiltonian parameters,
i.e. by their nature and structure
• Concentration of PCs is much smaller comparing to the
content of the dopant atoms. According to the comparision with photocatalytic data these PCs are involved in
photochemical processes.

Фотоиндуцированные реакции спиновых центров в нанокристаллическом диоксиде титана, легированном углеродом и азотом

Содержание

Нанокристаллы TiO2

How the “Grätzel cell“ works:Dye-sensitized por-TiO2 injection solarcell[B. O‘Regan and M.

Принцип действия TiO2 как фотокатализатораe + O2 → O2–,O2– + e

Практическое использование TiO2 как фотокатализатора1. Очистка воздуха от органических примесей.2. Очистка

Изменение типа и концентрации парамагнитных центров в зависимости от предварительной обработки

Фотоминерализация 4-хлорфенола с участием C-TiO2← KerrMcGee← Объемно-легированный TiO2← Объемно-легированный TiO2← Поверхностно-легированный

ЭПР-спектры нелегированного TiO2ЭПР спектры при 300 K: 1 , 2, 3

ЭПР-спектры объемно-легированного C-TiO2-1 при 5 K. Вставкапоказывает тот же образец при

ЭПР-спектры объемно-легированного C-TiO2Ti3+ signals, g < 2.0

ЭПР-спектры объемно-легированного C-TiO2

C-TiO2 : сухой и с H2OОсвещение галогеновой лампой: hν > 400

Поверхностно легированный C-TiO2 + 4-ClPh в H2OУвеличение интенсивности сигнала ЭПР через

Фотоминерализация 4-хлорфенола с участием N-TiO2

a – в темноте; b1 – при освещении; b2 – компьютерная

Влияние освещения(400<λ<1000нм) на интенсивность ЭПР сигнала N-TiO2 при 77 Ka1 -в

Освещение N-TiO2 при различных hν, T=300 KIEPR, a.u.dark2.12.32.53.13.2Зонная диаграмма3.2 eV eV

Освещение N-TiO2 при различных hν, T=77 KЗонная диаграмма2 eV3.2 eV

N-TiO2: T=300 K сухой образец +4Хлорфенолсухой образец + H2O

N-TiO2 + 4-Хлорфенол в H2O, T=300 K

Возможные реакции1) В случае межзонного поглощения света: N-TiO2 + hν =

ВЫВОДЫ:• Surface and bulk modification of nanocrystalline TiO2 produce specific

Похожие презентации

How the “Grätzel cell“ works:
Dye-sensitized por-TiO2 injection solarcell
[B. O‘Regan and M.

Принцип действия TiO2 как фотокатализатора
e + O2 → O2–,
O2– + e

Практическое использование TiO2 как фотокатализатора
1. Очистка воздуха от органических примесей.
2. Очистка

Фотоминерализация 4-хлорфенола с участием C-TiO2
← KerrMcGee
← Объемно-легированный TiO2
← Объемно-легированный TiO2
← Поверхностно-легированный

ЭПР-спектры нелегированного TiO2
ЭПР спектры при 300 K: 1 , 2, 3

ЭПР-спектры объемно-легированного C-TiO2-1 при 5 K. Вставка
показывает тот же образец при

ЭПР-спектры объемно-легированного C-TiO2
Ti3+ signals, g < 2.0

C-TiO2 : сухой и с H2O
Освещение галогеновой лампой: hν > 400

Поверхностно легированный C-TiO2 + 4-ClPh в H2O
Увеличение интенсивности сигнала ЭПР через

Влияние освещения(400<λ<1000нм) на интенсивность ЭПР сигнала N-TiO2 при 77 K
a1 -в

Освещение N-TiO2 при различных hν, T=300 K
IEPR,
a.u.
dark
2.1
2.3
2.5
3.1
3.2
Зонная диаграмма
3.2 eV
eV

Освещение N-TiO2 при различных hν, T=77 K
Зонная диаграмма
2 eV
3.2 eV

N-TiO2: T=300 K
сухой образец +4Хлорфенол
сухой образец + H2O

Возможные реакции
1) В случае межзонного поглощения света:
N-TiO2 + hν =

ВЫВОДЫ:
• Surface and bulk modification of nanocrystalline TiO2
produce specific