PL234770B1 - Sposób otrzymywania materiału fotoaktywnego na bazie modyfikowanych nanorurek ditlenku tytanu - Google Patents
Sposób otrzymywania materiału fotoaktywnego na bazie modyfikowanych nanorurek ditlenku tytanu Download PDFInfo
- Publication number
- PL234770B1 PL234770B1 PL421420A PL42142017A PL234770B1 PL 234770 B1 PL234770 B1 PL 234770B1 PL 421420 A PL421420 A PL 421420A PL 42142017 A PL42142017 A PL 42142017A PL 234770 B1 PL234770 B1 PL 234770B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- range
- dioxide nanotubes
- concentration
- subjected
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 title claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 12
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 11
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 7
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000000970 chrono-amperometry Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania materiału fotoaktywnego na bazie modyfikowanych nanorurek ditlenku tytanu.
Z publikacji P. Roy, S. Berger, P. Schmuki, TiO2 nanotubes: Synthesis and applications, Angew. Chemie - Int. Ed. 50 (2011) 2904-2939 znana jest modyfikacja nanorurek ditlenku tytanu, które wykorzystane są jako fotoanody, które są aktywne w świetle UV. Ich modyfikacja prowadzi do aktywności w świetle widzialnym.
Modyfikacja może być prowadzona poprzez domieszkowanie ditlenku tytanu lub konstrukcję złożoną z dwóch warstw o odpowiednio dobranym położeniu pasma przewodnictwa i pasma walencyjnego.
Z publikacji T. Madras, T. Madras, Role of crystallinity on the nanomechanical and electrochemical properties of TiO2 nanotubes, J. Electroanal. Chem. 770 (2016) 73-83, a także z publikacji
K. Siuzdak, M. Szkoda, M. Sawczak, A. Lisowska-Oleksiak, J. Karczewski, J. Ryl, Enhanced photoelectrochemical and photocatalytic performance of iodine-doped titania nanotube arrays, RSC Adv. 5 (2015) 50379-50391 znane są nanorurki ditlenku tytanu o strukturze anatazu, które są półprzewodnikami typu-n.
Sposób otrzymywania materiału fotoaktywnego na bazie modyfikowanych nanorurek ditlenku tytanu charakteryzuje się według wynalazku tym, że na wodorowanych nanorurkach ditlenku tytanu poddaje się potencjostatycznej elektropolimeryzacji 3,4-etylenodioksytiofen. Proces elektropolimeryzacji prowadzi się w wodnym roztworze 3,4-etylenodioksytiofenu o stężeniu 0,08-0,015M, w obecności jonów Fe(CN)63-/4- o stężeniu 0,01M - 0,1M, przy gęstości ładunku w zakresie 20-150 mC/cm2 oraz przy potencjale anodowym w przedziale 1-1.6 V względem elektrody Ag/AgCl(0,1M KCl). Następnie otrzymany materiał elektrodowy poddaje się procesowi restrukturyzacji, który prowadzi się na drodze polaryzacji potencjodynamicznej w roztworze FeCh o stężeniu w zakresie 0,01M - 0,5M, w zakresie potencjałów -0,4 V - 0,9 V względem elektrody Ag/AgCl(0,1M KCl). Uzyskany materiał elektrodowy poddaje się procesowi pirolizy w przedziale temperatur od 300 do 500°C w atmosferze powietrza przez 3-5 godzin, zaś otrzymany materiał fotoaktywny, korzystnie przemywa się wodą destylowaną i suszy w temperaturze do 150°C.
Otrzymany sposobem według wynalazku materiał elektrodowy charakteryzuje się znacznie większą absorpcją w zakresie światła widzialnego w porównaniu do niemodyfikowanych nanorurek ditlenku tytanu. Ponadto otrzymany materiał modyfikowany wykazuje bardzo dobrą fotostabilność podczas oświetlania światłem pochodzącym z symulatora słonecznego. Cecha ta umożliwia zastosowanie materiału do fotodegradacji zanieczyszczeń organicznych, jako fotoanody w ogniwach fotoelektrochemicznych do generacji wodoru poprzez fotokatalityczny rozkład wody oraz w ogniwach fotowoltaicznych.
Wynalazek objaśniony jest bliżej w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zdjęcie wykonane skaningowym mikroskopem elektronowym powierzchni otrzymanych nanorurek ditlenku tytanu, a fig. 2 przedstawia generowane fotoprądy podczas oświetlania materiałów symulatorem słonecznym.
P r z y k ł a d
Wodorowane nanorurki ditlenku tytanu poddaje się potencjostatycznej elektropolimeryzacji. Proces elektropolimeryzacji prowadzi się w wodnym roztworze zawierającym 3,4-etylenodioksytiofen o stężeniu 0,01M w obecności jonów Fe(CN)63-/4- występujących w roztworze zawierającym K4[Fe(CN)6] o stężeniu 0,005M oraz K4[Fe(CN)6] o stężeniu 0,08M przy gęstości ładunku 80 mC/cm2 oraz przy potencjale anodowym w 1,3V względem elektrody Ag/AgCl(0,1 M KCl). Następnie otrzymany materiał elektrodowy poddaje się procesowi restrukturyzacji, który prowadzi się na drodze polaryzacji potencjodynamicznej w roztworze FeCh o stężeniu 0,05M w zakresie potencjałów -0,4 V - 0,9 V względem elektrody Ag/AgCl(0,1M KCl). Uzyskany materiał elektrodowy poddaje się procesowi kalcynacji w przedziale temperaturze 400°C w atmosferze powietrza przez 4 godziny. Otrzymany materiał fotoaktywny przemywa się wodą destylowaną i suszy w temperaturze 120°C.
Morfologię uzyskanego materiału fotoaktywnego przedstawia fig. 1, zaś na fig. 2 pokazano chronoamperometrię czystych oraz modyfikowanych nanorurek TiO2 podczas oświetlania światłem pochodzącym z symulatora słonecznego. Naświetlenie prowadzono impulsowo, prąd „ciemny” miał wartość poniżej 10 μA cm-2, potencjał fotoanody 0,5V względem Ag/AgCl(0,1 MKCl). Mierzone prądy przez cały okres świecenia były stabilne, co oznacza że otrzymane fotoanody charakteryzują się odpornością na fotokorozję. W przypadku materiału modyfikowanego mierzone fotoprądy są 1,9 razy wyższe niż prądy generowane przez czyste nanorurki.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Sposób otrzymywania materiału fotoaktywnego na bazie modyfikowanych nanorurek ditlenku tytanu znamienny tym, że na wodorowanych nanorurkach ditlenku tytanu poddaje się potencjostatycznej elektropolimeryzacji 3,4-etylenodioksytiofen, przy czym proces elektropolimeryzacji prowadzi się w wodnym roztworze 3,4-etylenodioksytiofenu o stężeniu O,O8-0,015M, w obecności jonów Fe(CN)63-/4- o stężeniu 0,01M - 0,1M, przy gęstości ładunku w zakresie 20-150 mC/cm2 oraz przy potencjale anodowym w przedziale 1-1,6 V względem elektrody Ag/AgCl(0,1M KCl), a następnie otrzymany materiał elektrodowy poddaje się procesowi restrukturyzacji, który prowadzi się na drodze polaryzacji potencjodynamicznej w roztworze FeCl3 o stężeniu w zakresie 0,01M - 0,5M, w zakresie potencjałów -0,4 V - 0,9 V względem elektrody Ag/AgCl(0,1M KCl), po czym uzyskany materiał elektrodowy poddaje się procesowi pirolizy w przedziale temperatur od 300 do 500°C w atmosferze powietrza przez 3-5 godzin, zaś otrzymany materiał fotoaktywny, korzystnie przemywa się wodą destylowaną i suszy w temperaturze do 150°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL421420A PL234770B1 (pl) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | Sposób otrzymywania materiału fotoaktywnego na bazie modyfikowanych nanorurek ditlenku tytanu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL421420A PL234770B1 (pl) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | Sposób otrzymywania materiału fotoaktywnego na bazie modyfikowanych nanorurek ditlenku tytanu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL421420A1 PL421420A1 (pl) | 2018-11-05 |
| PL234770B1 true PL234770B1 (pl) | 2020-03-31 |
Family
ID=63998295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL421420A PL234770B1 (pl) | 2017-04-26 | 2017-04-26 | Sposób otrzymywania materiału fotoaktywnego na bazie modyfikowanych nanorurek ditlenku tytanu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL234770B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL442200A1 (pl) * | 2022-09-05 | 2024-03-11 | Instytut Masz Przeplywowych Im Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk | Sposób otrzymywania aktywnego foto-elektrochemicznie, przewodzącego materiału na bazie nanorurek ditlenku tytanu opłaszczowanych polidopaminą |
-
2017
- 2017-04-26 PL PL421420A patent/PL234770B1/pl unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL442200A1 (pl) * | 2022-09-05 | 2024-03-11 | Instytut Masz Przeplywowych Im Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk | Sposób otrzymywania aktywnego foto-elektrochemicznie, przewodzącego materiału na bazie nanorurek ditlenku tytanu opłaszczowanych polidopaminą |
| PL246118B1 (pl) * | 2022-09-05 | 2024-12-02 | Instytut Masz Przeplywowych Im Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk | Sposób otrzymywania aktywnego foto-elektrochemicznie, przewodzącego materiału na bazie nanorurek ditlenku tytanu opłaszczowanych polidopaminą |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL421420A1 (pl) | 2018-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Aktar et al. | Solution-processed synthesis of copper oxide (Cu x O) thin films for efficient photocatalytic solar water splitting | |
| Liang et al. | Hydrogenated TiO2 nanorod arrays decorated with carbon quantum dots toward efficient photoelectrochemical water splitting | |
| Nail et al. | Nickel Oxide Particles Catalyze Photochemical Hydrogen Evolution from Water Nanoscaling Promotes P-Type Character and Minority Carrier Extraction | |
| Luo et al. | Cu2O nanowire photocathodes for efficient and durable solar water splitting | |
| Septina et al. | Stabilized solar hydrogen production with CuO/CdS heterojunction thin film photocathodes | |
| Melo Jr et al. | Surface photovoltage measurements on a particle tandem photocatalyst for overall water splitting | |
| Khan et al. | Sonochemical-assisted in situ electrochemical synthesis of Ag/α-Fe2O3/TiO2 nanoarrays to harness energy from photoelectrochemical water splitting | |
| Jeon et al. | WO3/conducting polymer heterojunction photoanodes for efficient and stable photoelectrochemical water splitting | |
| Han et al. | Reduced graphene oxide/mesoporous TiO2 nanocomposite based perovskite solar cells | |
| Zhang et al. | One-pot synthesis of nickel-modified carbon nitride layers toward efficient photoelectrochemical cells | |
| Chiu et al. | Fully depleted Ti–Nb–Ta–Zr–O nanotubes: interfacial charge dynamics and solar hydrogen production | |
| Azimirad et al. | Photoelectrochemical activity of graphene quantum dots/hierarchical porous TiO2 photoanode | |
| Zhang et al. | Mesoporous TiO2-based photoanode sensitized by BiOI and investigation of its photovoltaic behavior | |
| Jubu et al. | Titanium oxide nanotube film decorated with β-Ga2O3 nanoparticles for enhanced water splitting properties | |
| Cardenas-Morcoso et al. | Chromium doped copper vanadate photoanodes for water splitting | |
| Tian et al. | Hierarchical (0 0 1) facet anatase/rutile TiO2 heterojunction photoanode with enhanced photoelectrocatalytic performance | |
| Ma et al. | Augmenting the photocurrent of CuWO4 photoanodes by heat treatment in the nitrogen atmosphere | |
| Mandal et al. | Improved photoelectrochemical water oxidation using wurtzite ZnO semiconductors synthesized through simple chemical bath reaction | |
| Melo et al. | Pseudobrookite Fe2TiO5 nanoparticles loaded with earth-abundant nanosized NiO and Co3O4 cocatalysts for photocatalytic O2 evolution via solar water splitting | |
| Ray et al. | Optimization of photoelectrochemical performance in chemical bath deposited nanostructured CuO | |
| Han et al. | Highly efficient photoelectrochemical water splitting using GaN-nanowire photoanode with tungsten sulfides | |
| Qin et al. | PH3-treated TiO2 nanorods with dual-doping effect for photoelectrochemical oxidation of water | |
| Park et al. | Selective control of novel TiO2 nanorods: excellent building blocks for the electron transport layer of mesoscopic perovskite solar cells | |
| Gupta et al. | Photoelectrochemical water splitting using a concentrated solar flux-assisted LaFeO3 photocathode | |
| Saeidi et al. | Energy band engineering by CdTe/Si codoped TiO2 nanoarrays for enhanced photoelectrochemical water splitting |