Cải thiện hoạt động quang xúc tác của màng mỏng xốp TiO2 do sự biến đổi bề mặt đồng nhất của RuO2

Journal of Materials Research - Tập 26 - Trang 1532-1538 - 2011
Peng Liu, Weiying Li1, Jingbo Zhang2, Yuan Lin2
1State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, Tongji University, Shanghai, People’s Republic of China
2Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, Key Laboratory of Photochemistry, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing, People’s Republic of China

Tóm tắt

Dioxit rutheni (RuO2) đã được biến đổi đồng nhất trên màng mỏng xốp TiO2 thông qua phương pháp thấm Ru chứa phẩm nhuộm vào màng, sau đó nung ở nhiệt độ 450 °C để thiêu hủy các chất hữu cơ và hình thành oxit rutheni, phương pháp này được gọi là phương pháp thấm. Sự biến đổi đồng nhất của oxit kim loại bên trong màng mỏng xốp có thể được thực hiện thông qua phương pháp thấm, và lượng biến đổi của RuO2 có thể dễ dàng điều chỉnh thông qua số lần thấm và nung. Một lượng RuO2 được biến đổi đồng nhất thích hợp đã được tìm thấy là rõ ràng làm tăng hiệu suất quang xúc tác của TiO2 trong việc phân hủy eosin Y. Sự cải thiện quang xúc tác này được cho là do các bẫy lỗ nông trên bề mặt của các hạt nano được hình thành bởi RuO2, và những bẫy này có thể làm chậm quá trình tái hợp của lỗ với electron.

Từ khóa

#RuO2 #TiO2 #màng mỏng xốp #quang xúc tác #bẫy lỗ nông

Tài liệu tham khảo

E. Rodriguez, R. Peche, J.M. Merino, and L.M. Camarero: Decoloring of aqueous solutions of indigocarmine dye in an acid medium by H2O2/UV advanced oxidation. Environ. Eng. Sci. 24, 363 (2007). M. Fujihira, Y. Satoh, and T. Osa: Heterogeneous photocatalytic oxidation of aromatic-compounds on TiO2. Nature 293, 206 (1981). A. FuJishima and K. Honda: Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode. Nature 238, 37 (1972). S. Bakardjieva, J. Šubrt, V. Štengl, M.J. Dianez, and M.J. Sayagues: Photoactivity of anatase-rutile TiO2 nanocrystalline mixtures obtained by heat treatment of homogeneously precipitated anatase. Appl. Catal. B 58, 193 (2005). J.F. He, Q.H. Liu, Z.H. Sun, W.S. Yan, G.B. Zhang, Z.M. Qi, P.S. Xu, Z.Y. Wu, and S.Q. Wei: High photocatalytic activity of rutile TiO2 induced by iodine doping. J. Phys. Chem. C 114, 6035 (2010). T. Berger, M. Sterrer, O. Diwald, E. Knozinger, D.T. Panayotov, L. Thompson, and J.T. Yates: Light-induced charge separation in anatase TiO2 particles. J. Phys. Chem. B 109, 6061 (2005). V. Rupa, D. Manikandan, D. Divakar, and T. Sivakumar: Effect of deposition of Ag on TiO2 nanoparticles on the photodegradation of Reactive Yellow-17. J. Hazard. Mater. 147, 906 (2007). J. Choi, H. Park, and M.R. Hoffmann: Effects of single metal-ion doping on the visible-light photoreactivity of TiO2. J. Phys. Chem. C 114, 783 (2010). C. He, Y. Yu, and X.F. Hu: Influence of silver doping on the photocatalytic activity of titania films. Appl. Surf. Sci. 200, 239 (2002). J.J. Zhao, S. Sallard, B.M. Smarsly, S. Gross, M. Bertino, C. Boissiere, H.R. Chen, and J.L. Shi: Photocatalytic performances of mesoporous TiO2 films doped with gold clusters. J. Mater. Chem. 20, 2831 (2010). P. Simon, B. Pignon, B. Miao, S. Coste-Leconte, Y. Leconte, S. Marguet, P. Jegou, B. Bouchet-Fabre, C. Reynaud, and N. Herlin-Boime: N-doped titanium monoxide nanoparticles with TiO rock-salt structure, low energy band gap, and visible light activity. Chem. Mater. 22, 3704 (2010). G. Liu, C.H. Sun, S.C. Smith, L.Z. Wang, G.Q. Lu, and H.M. Cheng: Sulfur doped anatase TiO2 single crystals with a high percentage of >0 0 1= facets. J. Colloid Interface Sci. 349, 477 (2010). I.C. Kang, Q.W. Zhang, S. Yin, T. Sato, and F. Saito: Preparation of a visible sensitive carbon doped TiO2 photo-catalyst by grinding TiO2 with ethanol and heating treatment. Appl. Catal. B 80, 81 (2008). L.G.C. Rego, R. da Silva, J.A. Freire, R.C. Snoeberger, and V.S. Batista: Visible light sensitization of TiO2 surfaces with Alq3 complexes. J. Phys. Chem. C 114, 1317 (2010). M. Li, Z.L. Wang, H.Z. Shi, and Y. Zeng: Surface morphology, spectra and photocatalytic bactericidal effect of chlorophyll-sensitizing TiO2 crystalline phases. J. Inorg. Mater. 18, 1261 (2003). T. Tachikawa, S. Tojo, K. Kawai, M. Endo, M. Fujitsuka, T. Ohno, K. Nishijima, Z. Miyamoto, and T. Majima: Photocatalytic oxidation reactivity of holes in the sulfur- and carbon-doped TiO2 powders studied by time-resolved diffuse reflectance spectroscopy. J. Phys. Chem. B 108, 19299 (2004). M.L. Lin, M.Y. Lo, and C.Y. Mou: PtRu nanoparticles supported on ozone-treated mesoporous carbon thin film as highly active anode materials for direct methanol fuel cells. J. Phys. Chem. C 113, 16158 (2009). S.H. Yoo and S. Park: Electrocatalytic applications of a vertical Au nanorod array using ultrathin Pt/Ru/Pt layer-by-layer coatings. Electrochim. Acta 53, 3656 (2008). J.C. Chou and C.W. Chen: Fabrication and application of ruthenium-doped titanium dioxide films as electrode material for ion-sensitive extended-gate FETs. IEEE Sens. J. 9, 277 (2009). T.R.I. Cataldi, G.E. De Benedetto, and A. Bianchini: Enhanced stability and electrocatalytic activity of a ruthenium-modified cobalt-hexacyanoferrate film electrode. J. Electroanal. Chem. 471, 42 (1999). G.E. De Benedetto and T.R.I. Cataldi: Highly-stabilized polynuclear indium-hexacyanoferrrate film electrodes modified by ruthenium species. Langmuir 14, 6274 (1998). M. Macherzynski, G. Milczarek, S. Mamykin, V. Romanyuk, and A. Kasuya: Electrochemical preparation of photosensitive porous n-type Si electrodes, modified with Pt and Ru nanoparticles. Electrochim. Acta 55, 4395 (2010). D.S. Yoon, J.S. Roh, S.M. Lee, and H.K. Baik: Investigation of the surface modification for Ru and RuOx films using a post-treatment method for high-dielectric applications. J. Mater. Sci.- Mater. Electron. 14, 511 (2003). J.S. Ye, H.F. Cui, X. Liu, T.M. Lim, W.D. Zhang, and F.S. Sheu: Preparation and characterization of aligned carbon nanotube-ruthenium oxide nanocomposites for supercapacitors. Small 1, 560 (2005). K. Kawano, H. Kosuge, N. Oshima, and H. Funakubo: Conformability of ruthenium dioxide films prepared on substrates with capacitor holes by MOCVD and modification by annealing. Electrochem. Solid-State Lett. 9, C175 (2006). S. Hrapovic and G. Jerkiewicz: Environmentally Induced Cracking of Metals, Proceedings, edited by M. Elboujdaini, E. Ghali, and W. Zheng (Canadian Inst. Min., Met. & Petr., Montreal, 2000), p. 191. X. Yin, W. Tan, J. Zhang, Y. Weng, X. Xiao, X. Zhou, X. Li, and Y. Lin: The effect mechanism of 4-ethoxy-2-methylpyridine as an electrolyte additive on the performance of dye-sensitized solar cell. Colloids Surf. A 326, 42 (2008). Y.Z. Li, H. Zhang, Z.M. Guo, J.J. Han, X.J. Zhao, Q.N. Zhao, and S.J. Kim: Highly efficient visible-light-induced photocatalytic activity of nanostructured AgI/TiO2 photocatalyst. Langmuir 24, 8351 (2008). X.Y. Li, D.S. Wang, G.X. Cheng, Q.Z. Luo, J. An, and Y.H. Wang: Preparation of polyaniline-modified TiO2 nanoparticles and their photocatalytic activity under visible light illumination. Appl. Catal. B 81, 267 (2008). C.H. Chiou, C.Y. Wu, and R.S. Juang: Photocatalytic degradation of phenol and m-nitrophenol using irradiated TiO2 in aqueous solutions. Sep. Purif. Technol. 62, 559 (2008). A.O. Ibhadon, G.M. Greenway, and Y. Yue: Photocatalytic activity of surface modified TiO2/RuO2/SiO2 nanoparticles for azo-dye degradation. Catal. Commun. 9, 153 (2008). H. Einaga, T. Ibusuki, and S. Futamura: Improvement of catalyst durability by deposition of Rh on TiO2 in photooxidation of aromatic compounds. Environ. Sci. Technol. 38, 285 (2004).