Содержание к диссертации
Введение
2 Обзор литературы 11
2.1 Свойства ТЮг 11
2.1.1 Кристаллическая структура ТЮг 11
2.1.2 Термодинамическая стабильность полиморфных модификаций ТЮг 13
2.1.3 Полупроводниковые свойства ТіОг 15
2.2 Методы синтеза высокодисперсных оксидных материалов с заданной микроструктурой 19
2.2.1 Золь-гель процессы 20
2.2.1.1 Гидролиз алкоголятов металлов 21
2.2.1.2 Гидролиз неорганических солей и комплексов титана 25
2.2.2 Кристаллизация аморфных гелей и осадков оксидов титана 26
2.2.3 Темплатный синтез мезопористых материалов 27
2.2.4 Роль ПАВ при синтезе мезопористых материалов 28
2.2.4.1 Темплатный синтез мезопористого ТіОг 32
2.2.5 Анодное окисление металлического титана 36
2.3 Применение ТІО2 40
2.3.1 Фотокаталитические свойства диоксида титана 40
2.3.1.1 Допирование оксида титана как путь управления его фотокаталитической активностью 44
2.3.2 Золотосодержащие нанокомпозиты на основе оксида титана 52
2.4 Постановка задач работы 61
3 Экспериментальная часть 64
3.1 Синтез образцов 64
3.1.1 Синтез мезопористого ТІО2 64
3.1.2 Синтез мезопористого ТІО2, допированного катионами Мп+ 64
3.1.3 Термическая обработка 65
3.1.4 Экстракция темплата этанолом 65
3.1.5 Синтез мезопористого ТіОг, допированного азотом 65
3.1.6 Образец сравнения 65
3.1.7 Синтез композитов Аи/ТіОг 65
3.1.7.1 Осаждение из НАиСЦ 65
3.1.7.2 Синтез аммиачного комплекса золота 66
3.1.7.3 Осаждение из аммиачного комплекса золота 66
3.1.7.4 Синтез катализаторов AuPd и AuAg 61
3.1.8 Синтез анодного ТЮ2 67
3.2 Методы исследования 68
3.2.1 Рентгеновская дифракция 68
3.2.2 Малоугловое рассеяние нейтронов 68
3.2.3 Малоугловое рассеяние рентгеновского излучения 69
3.2.4 Дифракция СИ на широких углах 69
3.2.5 Лазерная корреляционная спектроскопия 70
3.2.6 Термический анализ 70
3.2.7 Низкотемпературная адсорбция азота при 77 К 70
3.2.8 Просвечивающая электронная микроскопия 70
3.2.9 Растровая электронная микроскопия 71
3.2.10 Измерение толщины образцов 71
3.2.11 ' Спектроскопия диффузного отражения в УФ и видимой областях спектров 71
3.2.12 Инфракрасная спектроскопия 71
3.2.13 Спектроскопия комбинационного рассеяния 72
3.2.14 Элементный анализ 72
3.2.15 Температурно-программируемое восстановление водородом 72
3.2.16 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 73
3.2.17 Электронный парамагнитный резонанс 73
3.2.18 Фотокаталитические измерения 73
3.2.19 Измерение каталитической активности 74
3.2.20 Исследование газовой проницаемости мембран анодного оксида титана 74
4 Обсузадение результатов 75
4.1 Мезопористый оксид титана, полученный темплатным методом синтеза 75
4.1.1 Мезопористый оксид титана 75
4.1.2 Мезопористый ТЮг, допированный азотом 84
4.1.2.1 Микроструктура и состав мезопористого ТЮг, допированного азотом 85
4.1.2.2 Оптические свойства мезопористого ТЮг, допированного азотом 89
4.1.3 Фотокаталитические свойства 91
4.1.4 Мезопористый ТЮг, допированный Мп+ 93
4.1.4.1 Состав и микроструктура мезопористого ТЮ2, допированного Мп+ 94
4.1.4.2 Оптические свойства 95
4.1.4.3 Фотокаталитические свойства 102
4.2 Золотосодержащие нанокомпозиты на основе мезопористого Т1О2 104
4.2.1 Аммиачный комплекс золота Аи 104
4.2.2 Исследование изоэлектрической точки носителей 105
4.2.3 Золотосодержащие композиты 105
4.2.4 Температурно-программируемое восстановление в водороде 107
4.2.5 Изучение активности композитов Au/ТіОг в реакции окисления СО 108
4.2.6 Изучение активности золотосодержащих композитов в реакции селективного окисления СО 113
4.3 Пористый оксид титана, получений анодным окислением 119
4.3.1 Микроструктура пленок пористого оксида титана 119
4.3.2 Исследование структуры пленок пористого оксида титана 119
4.3.3 Фазовый состав и механизм образования пленок пористого оксида титана 123
4.3.4 Мембраны анодного оксида титана для каталитических применений 127
4.3.5 Термическая стабильность мембран на основе пористого оксида титана 132
4.3.6 Фотокаталитические свойства 135
Выводы 137
Список литературы 13
Приложение
- Методы синтеза высокодисперсных оксидных материалов с заданной микроструктурой
- Синтез мезопористого ТІО2, допированного катионами Мп+
- Дифракция СИ на широких углах
- Оптические свойства мезопористого ТЮг, допированного азотом
Методы синтеза высокодисперсных оксидных материалов с заданной микроструктурой
Среди методов синтеза неорганических нанокристаллических материалов, можно выделить следующие: соосаждение в форме малорастворимых соединений, метод замены растворителя, распылительная сушка, золь-гель метод, криохимическая обработка растворов, быстрое термическое разложение прекурсоров в растворе (RTDS-мстод), быстрое расширение сверхкритических растворов (RESS-метод), высокотемпературный гидролиз, гидротермальная обработка гелей гидроксидов и некоторые другие [20]. Все эти методы в разной мере позволяют контролировать размер частиц и фазовый состав получаемых оксидов путем эмпирического подбора условий проведения синтеза. В то же время, для того, чтобы контролировать пористую структуру оксидных материалов, применяют специальные подходы, среди которых наибольший интерес представляют темплатный метод синтеза с использованием поверхностно-активных веществ в качестве структурообразующих добавок и анодное окисление металлов. Последние позволяют аправленно получать поры заданной формы и контролировать их размер в широких пределах (2 - 200 нм). Золь-гель метод, который получил широкое развитие в течение последних десятилетий, включает в себя формирование металлооксополимерных цепей — золя или геля — из растворимых полигидроксокомплексов, образовавшихся в результате гидролиза металлоорганических комплексных или неорганических соединений. Образующиеся гидратированные оксиды чрезвычайно химически активны. Их дегидратация происходит при весьма низких температурах, иногда непосредственно в процессе гидролиза, и сопровождается образованием кристаллических оксидов с малым размером частиц (d 10 нм) и высокоразвитой поверхностью. Золь-гель процесс часто используют для получения пористых материалов, которые затем применяют в качестве сорбентов, катализаторов или носителей для катализаторов.
Однако контролировать форму и размеры частиц при высушивании и термообработке гелей очень трудно. Как правило, в результате этого процесса образуются микропористые у материалы с максимальной удельной площадью поверхности около 200 м /г. Процесс получения оксида включает приготовление исходного раствора алкоголята или неорганического соединения, его гидролиз, старение, высушивание и термообработку продукта. При кажущейся простоте и универсальности этой схемы свойства оксидного материала оказываются чрезвычайно чувствительными к условиям проведения процесса на всех его этапах. Процессы, происходящие при гидролизе прекурсоров, содержащих металл, являются чрезвычайно важными для получения пористых оксидных материалов. Синтез пористых оксидов переходных элементов сопряжен с рядом трудностей. Так, скорости гидролиза алкоксидов или неорганических солей, используемых при синтезе, могут оказаться слишком высокими, что приводит к микронеоднородностям системы. Кроме того, неполное протекание гидролиза часто сказывается на механической стабильности формируемых структур и их изменении в процессе "полезной работы" материала. Другим фактором, приводящим к разрушению структуры, может быть кристаллизация оксидов и рост больших кристаллов [21]. Таким образом, получение нанокристаллического оксида титана с контролируемой пористостью требует тщательного подбора условий синтеза. Алкоголяты металлов являются универсальными прекурсорами в золь-гель технологии. В настоящее время известны алкоголяты всех переходных элементов, а также лантанидов. Эти соединения чрезвычайно реакционноспособны по отношению к нуклеофильньгм частицам, например, таким, как молекулы воды. В присутствии воды они подвергаются гидролизу и поликонденсации, благодаря чему происходит образование золей и гелей. Основным достоинством алкоголятов является то, что в результате гидролиза не образуется никаких посторонних ионов, а молекулы спиртов могут быть легко удалены путем промывания или термической обработкой. Другим достоинством алкоголятов металлов является возможность варьирования скоростей гидролиза и поликонденсации, определяемых природой алкоксогрупп и концентрацией нуклеофильных агентов, что позволяет точно контролировать процессы гелеобразования. Кроме того, реакционную способность алкоголятов можно варьировать путем образования смешаннолигандных комплексов, например, с Р-дикетонами [22]. Подробное описание процессов образования оксидов и гидроксидов из алкоголятов приведено в литературе [ 23, 24]. Алкоголяты некоторых элементов (Si, А1, Ті, Zr) широко используются в технологии производства материалов.
Они являются продуктами промышленного производства и достаточно дешевы. Алкоголяты большинства других элементов (Fe, Ni, Си, V, Nb) находят менее широкое применение, и соответственно, имеют более высокую стоимость. Для получения этих соединений используют лабораторные методики [25 ]. Наиболее полно процессы гидролиза и поликонденсации изучены для алкоголятов кремния. Информация о реакционной способности для алкоголятов переходных металлов оказывается гораздо более скудной вследствие их высокой химической активности. Как правило, в литературе проводят сравнение алкоголятов металлов и кремния. Основные различия между этими соединениями заключаются в следующем: - атомы переходных элементов по сравнению с кремнием имеют более низкую электроотрицательность, а значит, являются более сильными электрофилами; - как правило, атомы переходных элементов в алкоголятах имеют ненасыщенную координационную сферу, и стремятся к ее насыщению, что определяет их высокую активность. Алкоксильная группа OR (R - насыщенная или ненасыщенная органическая группа) является сильным тг-донором и стабилизирует наивысшую степень окисления атома металла. Достаточно высокая электроотрицательность алкоксильной группы делает атом металла доступным для нуклеофильной атаки, например, молекулами воды.
Синтез мезопористого ТІО2, допированного катионами Мп+
Синтез катион-замещенного мезопористого оксида титана осуществляли по той же самой методике, что и чистый мезопористый оксид титана. Для введения металла в реакционную смесь перед добавлением Ti(0 Pr)4 вводили рассчитанное количество 0.025М раствора нитрата соответствующего элемента: Мп(ЫОз)2 4Н20 (Aldrich, 95%), Fe(N03)3 9H20 (Fluka, 95%), Cr(N03)3 9H20 (Sigma-Aldrich, 98%). Для введения ванадия использовали 0,025 М раствор NH4V03 (Реахим, ОСЧ). Мольное соотношение реагентов в смеси соответствовало: 1 Ti(0[Pr)4 : 0,016 Р123 : 14,8 HNO3 : (лг/100) M(N03)n : 0,01 NH4F : 164 Н20. Полученные серии образцов получили названия Мх, где М - металл, х - его мольное процентное содержание. Образцы отжигали в токе кислорода (скорость нагрева и охлаждения 1,5/мин, скорость потока 50 мл.) в течение трех часов при температурах 180С — 1000С. При обозначении образцов температура, добавлялась в конце названия образца (например, МТ Экстракцию неионного темплата Р123 из образца МТ проводили по методу Сокслетта в течение 8 часов с использованием этанола в качестве растворителя. После удаления темплата этот образец был обозначен, как SE. Синтез мезопористого оксида титана, допированного азотом, проводили по методике, предложенной в работе [88]. Навески массой 2 г образцов МТ-180 и SE диспергировали в 10 мл гидрата гидразина N2H4 H20 (Aldrich, 98%) и выдержали при комнатной температуре в течение 8 ч. Затем образцы отфильтровали, промыли водой, высушили на воздухе и отожгли в токе азота в течение 3 ч при 180С и 250С. Полученные серии образцов получили маркировку Н-Т и SEH-Т, где Т — температура отжига. В качестве образца сравнения в работе был использован коммерчески доступный порошок диоксида титана производства компании Evonic-Degussa марки Aeroxide ТІО2 Р25. Согласно данным производителя и выполненным в работе измерениям, он представляет собой слабо агрегированный порошок, площадь поверхности составляет 50 м2/г, фазовый состав - 25% рутила и 75% анатаза. Далее для краткости используется обозначение Р25.
Раствор НАиСІ4 ЗНгО (Aldrich) с концентрацией 4,2 10"3 М доводили до рН=8 путем добавления 0,1 М раствора NaOH. Следует отметить, что гидролиз комплекса AuCU" происходит достаточно медленно, поэтому достижение равновесия требует достаточно долгого времени. Поэтому рН раствора поддерживали на уровне 9±0,5, периодически добавляя новые порции щелочи в течение 12 часов. Затем к навеске образца массой 2 г добавляли 10 мл подготовленного раствора и вакуумировали в течение 20 мин для заполнения пор раствором (вакуум создавали с помощью водоструйного насоса). После этого к образцу приливали остаток раствора HAuCU и нагревали до температуры 70С, поддерживая рН на постоянном уровне (9±0,1) добавлением ОДМ NaOH. Осаждение проводили в течение 4 ч, после этого полученную суспензию промывали дистиллированной водой до полного вымывания ионов хлора, отделяя осадок центрифугированием. Контроль содержания СГ производили с помощью избытка раствора AgNCb- Затем образцы подвергали сублимационной сушке в сублиматоре Labconco Freezone при температуре -32 С в течение 48 ч, с постепенным повышением температуры до 0С в течение 24 ч. Образцы получили маркировки Аи2р (носитель - Р25) и Аи2с (носитель - МТ-250). Аммиачный комплекс золота получали согласно методике, описанной в работе [136]. Навеску 2,6 г НА11СІ4ЗН2О растворили в 369 г насыщенного раствора NH4NO3. К полученному раствору по каплям добавляли 25%-ый раствор аммиака, контролируя рН среды при помощи рН-метра. При рН = 4,5 наблюдалось выпадение бледно-желтого осадка предположительно состава [Аи(МНз)4]( Оз)з: Раствор с осадком был оставлен на сутки в защищенном от света месте, после чего осадок отфильтровали на стеклянном фильтре, растворили в минимальном количестве горячего 0,001М водного раствора HNO3, охладили раствор до 0С и высолили комплекс трехкратным объемом этанола. Молочно-белый осадок отфильтровали и высушили на воздухе.
Выход продукта составил 1,1414 г (38,4%). Раствор аммиачного комплекса золота с концентрацией 4,2 10"3 М доводили до рН=5 путем добавления 0,1 М раствора NaOH. Затем к навеске образца массой 2 г добавляли 10 мл подготовленного раствора и вакуумировали. Осаждение проводили в течение 4 ч, поддерживая рН=5±0,1 и температуру на уровне 50С. Промывание и сушку образца проводили аналогично синтезу с HA11CI4 (маркировка Аи2а). Осаждение золото-палладиевого и золото-серебрянного катализаторов проводили по аналогичной методике, используя исходные растворы, содержащие 2,1 10" М аммиачного комплекса золота и 2,1 10"3 М Pd(N03)2 2H20 (Aldrich) или 2,1 10"3 М AgN03 (Aldrich 99%) соответственно (маркировки - AuPd и AuAg). В ходе проведения синтеза и последующего хранения все золотосодержащие образцы предохраняли от воздействия света. В качестве исходного материала для синтеза пленок пористого оксида титана была использованы пластины технического титана (толщина 0,25 мм, 99%) и высокочистого титана (толщина 0.5 мм, 99,99%, Goodfellow).
Перед анодированием титановые пластины механически полировали до зеркального блеска, после чего их поверхность промывали дистиллированной водой и высушивали на воздухе. Анодирование металлического титана проводили в двухэлектродной электрохимической ячейке с использованием источника постоянного тока Б5-50, в диапазоне напряжений 10-70 В, вспомогательным электродом служила платиновая проволока, а рабочим электродом - отполированная титановая пластинка. Окисление проводили в 0,5% (по массе) растворе NH4F (х. ч.) в глицерине (х. ч.) при 0С с постоянным перемешиванием на магнитной мешалке, и в 0,25% растворе NHUF в этиленгликоле при 20С. Для получения пленок с более совершенной микроструктурой анодирование проводили в две стадии: первая линейный подъем напряжения со скоростью 1В/с до постоянного значения и окисление в течение требуемого времени при постоянном напряжении. После первого анодирования проводилось удаление образовавшейся пленки оксида титана, и ультразвуковая или электрохимическая обработка в 0,ЗМ растворе Н2С2О4 или термическое окисление при 500 С на воздухе с целью получения на поверхности титана тонкого оксидного слоя. После этого проводилось повторное анодирование в тех же условиях. Для отделения пористой оксидной пленки от титановой подложки последнюю селективно растворяли в 9 об. % растворе Вг2 (х.ч.) в метаноле (х.ч.). Для удаления барьерного слоя пленку оксида титана помещали над 35% раствором HF в этаноле на высоте 5 см, в результате чего происходило травление барьерного слоя парами HF. После травления барьерного слоя в течение 30 минут мембрану промывали дистиллированной
Дифракция СИ на широких углах
Для определения фазового состава мембран пористого оксида титана, характеризующихся малым размером ОКР исследование образцов методом дифракции рентгеновского излучения на широких углах проводилось на линии ВМ-01А в Европейском центре синхротронных исследований (ESRF, Гренобль), длина волны рентгеновского излучения 0.71668 А. Регистрацию проводили при помощи двухкоординатного детектора MAR345, в качестве стандарта для калибровки позиции детектора использовался ЬаМпВб Обработку полученных данных проводили с использованием программы Fit2D. Идентификацию фаз осуществляли при помощи картотеки JSPDS. Для исследования изменения распределения частиц по размерам в реакционных суспензиях и -потенциалов частиц в суспензиях отожженных образцов ТіОг использовали метод лазерной корреляционной спектроскопии. Измерения проводили на приборе Zeta-analyzer Nano ZS (Malvern Instruments), в качестве источника света использовали гелий-неоновый лазер (длина волны излучения 632,8 нм). Дифференциально-термический и термогравиметрический анализ образцов проводили с использованием термоаналитической системы Diamond Pyris (Perkin Elmer). Для проведения эксперимента использовали платиновые тигли. Навески образцов составляли 5-10 мг при точности непрерывного взвешивания 0,1 мг. Скорость нагрева составляла 2,5/мин; эксперимент проводили в токе кислорода. Перед проведением анализа были записаны базовые линии ТГ и ДТА.
Для этого вместо образца в тигель помещали 10 мг прокаленного при 1500 С оксида алюминия. Измерения свойств поверхности образцов проводили с помощью метода низкотемпературной адсорбции азота при Т = 77 К на приборе Nova 4200е (Quantachrome). Полученные изотермы адсорбции-десорбции были использованы для оценки величины удельной поверхности образцов и емкости монослоя по методу BET [ 141, 142], а также для оценки величины микро- и мезопористости и функции распределения пор по размерам по методу BJH [ 141 ]. Изучение микроструктуры образцов проводили на электронном микроскопе JEM-2000FXII (JEOL), ускоряющее напряжение - 200 кВ, использованные увеличения - от хЮОО до х200000. Анализ образцов методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения проводили на микроскопе Libra 200 FE (Carl Zeiss), ускоряющее напряжение 200 кВ использованные увеличения — х 160000 и х400000. Расчет распределения частиц по размерам проводили при помощи программы ImageJ [143], для построения распределения частиц по размерам, их аппроксимировали эллипсами, для каждого образца измеряли 800-1000 частиц. Исследование фазового состава образцов методом дифракции электронов проводили параллельно с изучением микроструктуры образцов методом просвечивающей микроскопии. Идентификацию фазового состава по кольцевым дифракционным картинам проводили с использованием картотеки JCPDS. В качестве внешнего стандарта для вычисления межплоскостных расстояний использовали золото. Исследование микроструктуры образцов проводили на растровом электронном микроскопе Supra 50VP (Carl Zeiss). Напряжения на ускоряющем электроде - 1-30 кВ; использованные увеличения от хЮОО до х 100000. Исследование элементного состава образцов проводили с помощью энергодисперсионного рентгеновского анализатора Energy+ (Oxford Instruments), установленном на растровом электронном микроскопе Supra 50VP (Carl Zeiss). 3.2.10 Измерение толщины образцов
Измерение толщины пленок анодного оксида титана проводили при помощи микрометра. Цена деления 10 мкм. Исследование спектров поглощения проводили на спектрофотометре Lambda 950 (Perkin Elmer) в интервале длин волн от 190 до 1100 нм в режиме диффузного отражения. Спектры пересчитывали по формуле Кубелки-Мунка: - где R — коэффициент отражения образца в приближении его бесконечной толщины; R = \0 A, A = -lg(I/I0), где I — падающее излучение, а 10 — отраженное. При этом полученные по оси ординат значения соответствовали величине, пропорциональной коэффициенту оптического поглощения. Исследование образцов методом ИК-Фурье спектроскопии проводили на спектрометре Spectrum One (Perkin Elmer) в интервале 3500-350 см"1. Образцы тщательно перетирали с бромидом калия (Aldrich, for FTIR analysis) и прессовали в таблетки толщиной 0,5 мм (содержание образца - 0,25-0,5 масс. %). Спектры регистрировали в режиме пропускания. Адсорбция молекул СО и продуктов его окисления на золотосодержащих образцах была изучена методом ИК-спектроскопии в режиме диффузного отражения в диапазоне
Оптические свойства мезопористого ТЮг, допированного азотом
Оптические свойства мезопористого оксида титана, допированного азотом, были исследованы методом спектроскопии диффузного отражения в УФ- и видимой областях спектра (рис. 4.15). Полученные данные свидетельствуют о том, что при введении азота в структуру ТіОг появляется поглощение в видимой области, однако сдвига края поглощения не наблюдается. В ранних работах, посвященных допированию оксида титана азотом, предполагалось, что при его введении в структуру ширина запрещенной зоны уменьшается [99]. Однако последние исследования показали, что кажущееся смещение спектра поглощения в видимую область объясняется поглощением дефектных уровней вблизи края запрещенной зоны [107, 149, 152]. С фундаментальной точки зрения значительный сдвиг края поглощения может происходить при изменении параметра элементарной ячейки. Однако как нами уже было показано, параметры элементарной ячейки анатаза а и с не изменяются, по-крайней мере, в пределах ошибки их расчета.
Поэтому в дальнейшем анализ спектров проводился, исходя из предположения, что спектр поглощения допированного образца является суммой спектров чистого мезопористого ТіОг и поглощения от уровней в запрещенной зоне. Используя это предположение, нам Полученные данные свидетельствуют о том, для всех образцов характерно несколько одинаковых энергий переходов. Согласно литературным данным, пик при 1,92-1,97 эВ относится к переходу для F+ центра из основного в возбужденное состояние F+ [97]. Что касается отнесения пиков при 2,48-2,57 эВ и 2,89-2,94 эВ, то их энергии могут относиться переходам между d-подуровнями атома Ti3+, находящегося в октаэдрическом кристаллическом поле, или к переходам на уровни F и F2+ (V") соответственно [97, допиованного азотом в УФ-видимой области Кроме того, энергии 1,92-1,97 могут относиться к переходам с дефектного уровня, образованного атомами азота на уровень кислородной вакансии (F2+), располагающийся на 0,2 эВ ниже дна зоны проводимости. Следует отметить, что в спектрах РФЭС сигнал от ионов Ti3+ отсутствует. Это может объясняться тем, что концентрация этих ионов в образцах низка и не превышает 1%. В то же время, эти ионы оказывают значительное влияние на спектры поглощения ТіОг, поэтому оптическая спектроскопия оказывается более чувствительным методом, чем РФЭС. Фотокаталитические свойства мезопористого оксида титана, допированного азотом, были измерены при облучении УФ-светом сА, = 312нми светом ксеноновой лампы (рис. 4.17). Согласно полученным данным, введение азота приводит к подавлению фотокаталитической активности образцов во всех случаях.
В случае фотокталализа в УФ-области наибольшей активностью среди образцов, допированных азотом, наибольшей активностью обладает SEH-180, полученный путем обработки гидразином с последующим отжигом в токе азота при 180С мезопористого ТІО2, из которого темплат был предварительно удален экстракцией. В его спектре поглощения наблюдается наименьшая интенсивность пиков, соответствующих дефектным уровням. В случае, когда концентрация дефектов высока, происходит полное подавление фотокаталитической активности, вероятно, обусловленное тем, что глубокие уровни, образованные центрами окраски, являются ловушками для носителей заряда и способствуют их рекомбинации. В случае проведения фотокаталитической реакции при облучении светом ксеноновой лампы наибольшая активность наблюдается в случае образца Н-250, молученного путем обработки гидразином мезопористого ТЮг с последующим отжигом при 250С. Согласно данным УФ-видимой спектроскопии, в его спектре наблюдается переход при 1,92 эВ, который соответствует возбуждению F+ центра в состояние F+ , расположенного вблизи дна валентной зоны, из которого переход электрона в зону проводимости происходит более просто, чем с уровня F+, находящегося вблизи потолка валентной зоны. Таким образом, в случае мезопористого оксида титана, допированного азотом путем модификации гидразином, не происходит существенного изменения микроструктуры, а азот встраивается в междоузельные позиции. Синтез и исследование образцов с одинаковой микроструктурой позволил установить, что фотокаталитическая активность в основном определяется типом и концентрацией дефектов, от которых в свою очередь зависят оптические спектры поглощения и динамика носителей заряда.
