Photoinduced Dynamics of Spin Centers in Carbon-Modified Titanium Dioxide Nanotubes

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Arrays of titanium dioxide (TiO2) nanotubes with different chemical compositions have been synthesized; their structural properties have been studied, and the characteristics of spin centers (defects) have been determined. All samples have appeared to contain carbon. It has been established that the main type of spin centers in TiO2 nanotubes are dangling carbon bonds, and their concentration correlates with the carbon content in the obtained structures. Under illumination, a reversible increase in the concentration of defects occurs, which is caused by their photoinduced recharging in the process of impurity absorption. This process is accompanied by an increase in the concentration of photoexcited electrons in the conduction band. The originality and novelty of the work are determined by the development of a method for controlling the density of defects and, accordingly, the concentration of photoinduced electrons by thermal treatment of samples under various conditions. The results open up new possibilities for the development of photocatalysts based on titanium dioxide nanotubes with a controlled electron concentration in the conduction band that function in the visible range of the spectrum.

About the authors

E. V. Kytina

Moscow State University

Email: wewillbe01@gmail.com
119991, Moscow, Russia

T. P. Savchuk

Moscow State University; National Research University of Electronic Technology

Email: wewillbe01@gmail.com
119991, Moscow, Russia; 124498, Zelenograd, Moscow, Russia

I. M. Gavrilin

National Research University of Electronic Technology

Email: wewillbe01@gmail.com
124498, Zelenograd, Moscow, Russia

E. A. Konstantinova

Moscow State University

Author for correspondence.
Email: wewillbe01@gmail.com
119991, Moscow, Russia

References

  1. Dongmei He, Liyong Du, Keyan Wang et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. P. 1986. https://doi.org/10.1134/S0036023621130040
  2. Sadovnikov A.A., Nechaev E.G., Bel’tyukov A.N. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. P. 460. https://doi.org/10.1134/S0036023621040197
  3. Dolganov A.V., Balandina A.V., Chugunov D.B. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2020. V. 90. P. 1229. https://doi.org/10.1134/S1070363220070099
  4. Jenny Schneider, Masaya Matsuoka, Masato Takeuchi et al. // Chem. Rev. 2014. V. 114. P. 9919. https://doi.org/10.1021/cr5001892
  5. Jingxiang Low, Jiaguo Yu, Mietek Jaroniec et al. // Adv. Mater. 2017. V. 29. № 20. P. 1601694. https://doi.org/10.1002/adma.201601694
  6. Martin Motola, Hanna Sopha, Miloš Krbal et al. // Electrochem. Commun. 2018. V. 97. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2018.09.015
  7. Кривобок В.С. // Письма в ЖЭТФ. 2020. Т. 112. № 8. С. 501. https://doi.org/10.31857/S1234567820200033
  8. Zubair M., Kim H., Razzaq A. et al. // J. CO2 Utiliz. 2018. V. 26. P. 70. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2018.04.004
  9. Jaafar H., Ahmad Z.A., Ain M.F. et al. // Optik. 2017. V. 144. P. 91. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2017.06.097
  10. Zhao W., Liu S., Zhang S. et al. // Catal. Today. 2019. V. 337. P. 37. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.04.024
  11. Tang T., Yin Z., Chen J. et al. // Chem. Eng. J. 2021. V. 417. P. 128058. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128058
  12. Константинова Е.А., Миннеханов А.А., Кытина Е.В., Трусов Г.В. // Письма в ЖЭТФ. 2020. Т. 112. № 8. С. 562. https://doi.org/10.1134/S0021364020200060
  13. Wei Y., Huang Y., Fang Y. et al. // Mater. Res. Bull. 2019. V. 119. P. 110571. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2019.110571
  14. Xiao Y., Sun X., Li L. et al. // Chin. J. Catal. 2019. V. 40. № 5. P. 765. https://doi.org/10.1016/s1872-2067(19)63286-9
  15. So S., Riboni F., Hwang I. et al. // Electrochim. Acta. 2017. V. 231. P. 721. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.02.094
  16. Motola M., Čaplovičová M., Krbal M. et al. // Electrochim. Acta. 2020. V. 331. P. 135374. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135374
  17. Kar P., Zeng S., Zhang Y. et al. // Appl. Catal. B: Environmental. 2019. V. 243. P. 522. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.08.002
  18. Savchuk T., Gavrilin I., Konstantinova E. et al. // Nanotechnology. 2021. V. 33. P. 055706. https://doi.org/10.1088/1361-6528/ac317e
  19. Gavrilin I., Dronov A., Volkov R. et al. // Appl. Surf. Sci. 2020. V. 516. P. 146120. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.146120
  20. Hu L., Huo K., Chen R. et al. // Anal. Chem. 2021. V. 83. P. 8138. https://doi.org/10.1021/ac201639m
  21. Zhi-Da Gao, Xu Zhu, Ya-Hang Li et al. // Chem. Commun. 2015. V. 51. P. 7614. https://doi.org/10.1039/c5cc00728c
  22. Yan-Yan Song, Ya-Hang Li, Jing Guo et al. // J. Mater. Chem. A. 2015. V. 3. P. 23754. https://doi.org/10.1039/c5ta05691h
  23. Zhao H., Pan F., Li Y. et al. // J. Materiomics. 2017. V. 3. P. 17. https://doi.org/10.1016/j.jmat.2016.12.001
  24. Wedland W., Hecht H. Reflectance Spectroscopy. N.Y.: Interscience, 1966.
  25. Minnekhanov A.A., Deygen D.M., Konstantinova E.A. et al. // Nanoscale Res. Lett. 2012. V. 7. P. 333. https://doi.org/10.1186/1556-276X-7-333

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (943KB)
Indexing metadata
3.

Download (78KB)
Indexing metadata
4.

Download (43KB)
Indexing metadata
5.

Download (53KB)
Indexing metadata
6.

Download (86KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Е.В. Кытина, Т.П. Савчук, И.М. Гаврилин, Е.А. Константинова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».