Влияние положения фотонной запрещенной зоны на фотокаталитическую активность фотонных кристаллов из анодного оксида титана
- Авторы: Белокозенко М.А.1, Саполетова Н.А.1, Кушнир С.Е.1, Напольский К.С.1
-
Учреждения:
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
- Выпуск: Том 69, № 1 (2024)
- Страницы: 131-140
- Раздел: НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОМАТЕРИАЛЫ
- URL: https://journals.rcsi.science/0044-457X/article/view/257670
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044457X24010155
- EDN: https://elibrary.ru/ZYFOHV
- ID: 257670
Цитировать
Аннотация
Одним из важных оптических эффектов, наблюдаемых для фотонных кристаллов, является замедление групповой скорости света на краях фотонной запрещенной зоны. Эффект “медленного света” используется в фотокатализе для повышения фотокаталитической активности полупроводников. В настоящей работе были получены фотонные кристаллы на основе закристаллизованного в анатаз анодного оксида титана с различным спектральным положением фотонной запрещенной зоны (390–1283 нм при исследовании в воде). Показано, что максимальную фотокаталитическую активность в реакции фоторазложения метиленового синего проявляют фотонные кристаллы с положением одной из фотонных запрещенных зон вблизи края собственного поглощения полупроводника (410 нм). При этом фотокаталитическая активность фотонного кристалла из диоксида титана возрастает на 30%, когда вблизи края собственного поглощения TiO2 находится фотонная запрещенная зона третьего, а не первого порядка.
Ключевые слова
Полный текст
![Доступ закрыт](https://journals.rcsi.science/lib/pkp/templates/images/icons/text_lock.png)
Об авторах
М. А. Белокозенко
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: nina@elch.chem.msu.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991
Н. А. Саполетова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Автор, ответственный за переписку.
Email: nina@elch.chem.msu.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991
С. Е. Кушнир
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: nina@elch.chem.msu.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991
К. С. Напольский
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: nina@elch.chem.msu.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991
Список литературы
- Goodeve C.F., Kitchener J.A. // Trans. Faraday Soc. 1938. V. 34. P. 902. https://doi.org/10.1039/TF9383400902
- Филимонов В.Н. // Докл. АН СССР. 1964. Т. 154. № 4. С. 922.
- Lim S.Y., Law C.S., Liu L. et al. // Catalysts. 2019. V. 9. № 12. P. 988. https://doi.org/10.3390/catal9120988
- Chen X., Shen S., Guo L. et al. // Chem. Rev. 2010. V. 110. № 11. P. 6503. https://doi.org/10.1021/cr1001645
- Chen D., Cheng Y., Zhou N. et al. // J. Clean. Prod. 2020. V. 268. P. 121725. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121725
- Nguyen T.P., Nguyen D.L.T., Nguyen V.-H. et al. // Nanomaterials. 2020. V. 10. № 2. P. 337. https://doi.org/10.3390/nano10020337
- Kaushal S., Kaur H., Kumar S. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 4. P. 616. https://doi.org/10.1134/S0036023620040087
- Садовников А.А., Нечаев Е.Г., Бельтюков А.Н. и др. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 4. С. 432. [Sadovnikov A.A., Nechaev E.G., Beltiukov A.N. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 4. P. 460. https://doi.org/10.1134/S0036023621040197]
- Беликов М.Л., Седнева Т.А., Локшин Э.П. // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 2. С. 154. [Belikov M.L., Sedneva T.A., Lokshin E.P. // Inorg Mater 2021. V. 57. № 2. P. 146. https://doi.org/10.1134/S0020168521020023]
- Дорошева И.Б., Валеева А.А., Ремпель А.А. и др. // Неорган. материалы. 2021. Т.. 57. № 5. С. 528. [Dorosheva I.B., Valeeva A.A., Rempel A.A. et al. // Inorg Mater. 2021. V. 57. № 5. P. 503. https://doi.org/10.1134/S0020168521050022]
- Sakfali J., Ben Chaabene S., Akkari R. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 8. P. 1324. https://doi.org/10.1134/S003602362208023X
- Xiao-fang Li, Feng X., Li R. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 2. P. S98. https://doi.org/10.1134/S0036023622602124
- Беликов М.Л., Сафарян С.А. // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. С. 742. [Belikov M.L., Safaryan S.A. // Inorg Mater. 2022. V. 58. № 7. P. 715. https://doi.org/10.1134/S0020168522070032]
- Tang H., Berger H., Schmid P.E. et al. // Solid State Commun. 1993. V. 87. № 9. P. 847. https://doi.org/10.1016/0038-1098(93)90427-O
- Amtout A., Leonelli R. // Phys. Rev. B. 1995. V. 51. № 11. P. 6842. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.51.6842
- Perović K., dela Rosa F.M., Kovačić M. et al. // Materials. 2020. V. 13. № 6. P. 1338. https://doi.org/10.3390/ma13061338
- Zhao D., Sheng G., Chen C. et al. // Appl. Catal., B: Environ. 2012. V. 111–112. P. 303. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2011.10.012
- Yu Y., Yu J.C., Yu J.-G. et al. // Appl. Catal. Gen. 2005. V. 289. № 2. P. 186. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2005.04.057
- Lee I., Joo J.B., Yin Y. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2011. V. 50. № 43. P. 10208. https://doi.org/10.1002/anie.201007660
- Kolesnik I.V., Chebotaeva G.S., Yashina L.V. et al. // Mendeleev Commun. 2013. V. 1. № 23. P. 11. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2013.01.003
- Chen J.I.L., von Freymann G., Choi S.Y. et al. // Adv. Mater. 2006. V. 18. № 14. P. 1915. https://doi.org/ 10.1002/adma.200600588
- Chen S.-L., Wang A.-J., Dai C. et al. // Chem. Eng. J. 2014. V. 249. P. 48. https://doi.org/10.1016/j.cej. 2014.03.075
- Wang Y., Xiong D.-B., Zhang W. et al. // Catal. Today. 2016. V. 274. P. 15. https://doi.org/10.1016/j.cattod. 2016.01.052
- Zheng L., Dong Y., Bian H. et al. // Electrochim. Acta. 2016. V. 203. P. 257. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.04.049
- Li Y., Liu F.-T., Chang Y. et al. // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 426. P. 770. https://doi.org/10.1016/j.apsusc. 2017.07.258
- Zhou W.-M., Wang J., Wang X.-G. et al. // Phys. E: Low-Dimens. Syst. Nanostructures. 2019. V. 114. P. 113571. https://doi.org/10.1016/j.physe.2019.113571
- Li J.-F., Wang J., Wang X.-T. et al. // Cryst. Eng. Comm. 2020. V. 22. № 11. P. 1929. https://doi.org/10.1039/C9CE01828J
- Lin J., Liu K., Chen X. // Small. 2011. V. 7. № 13. P. 1784. https://doi.org/10.1002/smll.201002098
- Xie Y.-L., Li Z.-X., Xu H. et al. // Electrochem. Commun. 2012. V. 17. P. 34. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2012.01.021
- Sapoletova N.A., Kushnir S.E., Napolskii K.S. // Electrochem. Commun. 2018. V. 91. P. 5. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2018.04.018
- Sadykov A.I., Kushnir S.E., Sapoletova N.A. et al. // Scripta Mater. 2020. V. 178. P. 13. https://doi.org/ 10.1016/j.scriptamat.2019.10.044
- Curti M., Schneider J., Bahnemann D.W. et al. // J. Phys. Chem. Lett. 2015. V. 6. № 19. P. 3903. https://doi.org/ 10.1021/acs.jpclett.5b01353
- Zhou X., Liu N., Schmuki P. // ACS Catal. 2017. V. 7. № 5. P. 3210. https://doi.org/10.1021/acscatal.6b03709
- Chen J.I.L., Freymann G. von, Choi S.Y. et al. // J. Mater. Chem. 2008. V. 18. № 4. P. 369. https://doi.org/10.1039/B708474A
- Joannopoulos J.D., Johnson S.G., Winn J.N. et al. // Photonic crystals: molding the flow of light. Woodstock: Princeton University Press, 2008.
- Waterhouse G.I.N., Wahab A.K., Al-Oufi M. et al. // Sci. Rep. 2013. V. 3. № 1. P. 2849. https://doi.org/10.1038/srep02849
- Wu M., Jin J., Liu J. et al. // J. Mater. Chem. A. 2013. V. 1. № 48. P. 15491. https://doi.org/10.1039/C3TA13574H
- Sapoletova N.A., Kushnir S.E., Napolskii K.S. // Nanotechnology. 2022. V. 33. № 6. P. 065602. https://doi.org/ 10.1088/1361-6528/ac345c
- Mote V., Purushotham Y., Dole B. // J. Theor. Appl. Phys. 2012. V. 6. № 1. P. 6. https://doi.org/10.1186/2251-7235-6-6
- Zhang J., Li S., Ding H. et al. // J. Power Sources. 2014. V. 247. P. 807. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour. 2013.08.124
- Саполетова Н.А., Кушнир С.Е., Черепанова Ю.М. и др. // Неорган. материалы 2022. Т. 58. № 1. С. 44. [Sapoletova N.A., Kushnir S.E., Cherepanova Yu.M. et al. // Inorg. Mater. 2022. V. 58. № 1. P. 40. https://doi.org/10.1134/S0020168522010101]
- Булдаков Д.А., Петухов Д.И., Колесник И.В. и др. // Росс. нанотехн. 2009. Т. 4. № 5–6. С. 58. [Buldakov D.A., Petukhov D.I., Kolesnik I.V. et al. // Nanotechnol Russia. 2009. V. 4. № 5. P. 296. https://doi.org/10.1134/S1995078009050061]
- Su Z., Zhou W. // J. Mater. Chem. 2009. V. 19. № 16. P. 2301. https://doi.org/10.1039/B820504C
- Roslyakov I.V., Kolesnik I.V., Levin E.E. et al. // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 381. P. 125159. https://doi.org/ 10.1016/j.surfcoat.2019.125159
- Уханов Ю.И. // Оптические свойства полупроводников. М.: Наука, 1977.
- Joshi G.P., Saxena N.S., Mangal R. et al. // Bull. Mater. Sci. 2003. V. 26. № 4. P. 387. https://doi.org/10.1007/BF02711181
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)