Fotokatalitinio vandens skaidymo ant vandens garų plazma aktyvuoto titano paviršiaus tyrimas (Fizika 02 P)
Anotacija
Titano dioksidas (TiO2) yra vienas iš labiausiai naudojamų fotokatalizatorių. Tačiau, atsižvelgiant į per pastaruosius dešimtmečius atliktus tyrimus, vandens skaidymui panaudojant TiO2, vis dar nepasiektas geras fotokonversijos efektyvumas. Pagrindinė su tuo susijusi problema yra TiO2 draustinės juostos plotis, kuris varijuoja nuo 3,0 iki 3,2 eV priklausomai nuo atitinkamos TiO2 fazės. Šiame darbe yra pateikiamas naujas būdas įgalinantis padindinti vandens skaidymo efektyvumą. Metodologiškai, pirmiausiai yra suformuojama plona titano danga, kuri vėliau yra oksiduojama vandens garų plazmoje. Atlikti tyrimai parodė, kad paviršinis oksiduotos Ti dangos sluoksnis veikia kaip fotoelektrocheminės celės kietas elektrolitas ir skaido ant dangos paviršiaus adsorbuotas vandens molekules, o teigiami vandenilio jonai yra redukuojami kitoje kieto elektrolito pusėje. Galimai aukštas skaidymo efektyvumas yra paaiškinamas plazmos inicijuojamu preferenciniu deguonies atomų pašalinimu nuo paviršiaus ir kaskadinių susidūrimų metu aktyvuotų atomų fotoninės emisijos. Plazminė paviršiaus modifikacija įtakoja dangos mikrostruktūros ir sudėties pasikeitimo procesus. Plazminio poveikio efektai yra susiejami su cheminių reakcijų padidėjimu skatinamų fotoninės, elektroninės ar joninės apšvitos arba su aktyvuotų elementų plazmoje susidarymu, kas nulemia funkcinių grupių ant paviršiaus formavimąsi taip padidinant drėkinimo efektą. Taip pat, esant tiesioginiam plazmos poveikiui (in situ) titano dioksido dangos paviršiaus draustinės juostos plotis gali būti kur kas mažesnis. Vandens garų plazmoje, esant atitinkamoms sąlygoms, titano dioksido fotokatalitinės savybės yra modifikuojamos ir įtakojamos reaktyvių sričių kūrimosi dėl joninio poveikio.
